JP2009250507A - 破砕気流乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】セメントキルン燃焼排ガスを乾燥熱源ガスとして利用しても破砕手段の摩耗を防止して連続安定運転を維持することができ、高含水汚泥等見掛け比表面積が小さく乾燥させ難い含水有機廃棄物を効率よく乾燥可能な破砕気流乾燥機を提供する。
【解決手段】セメントキルン燃焼排ガスＧが供給され、含水有機廃棄物Ｓを乾燥させる破砕気流乾燥機１であって、円筒状の本体４と、本体内に設けられ、鉛直方向に延設された回転軸８と、回転軸に一端が固定された棒状打撃子１５とを備える破砕気流乾燥機。従来の打撃チェーンのような繋ぎ目がなく一体形成された棒状打撃子を破砕手段として用いるため、部分的に摩耗することがなく、棒状打撃子の表面に適度の量の被乾燥物が付着した状態で運転が継続するため、棒状打撃子の摩耗を防止することができる。棒状打撃子は、角鋼等、横断面矩形状とすることができ、複数段にわたって螺旋階段状に配置することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、破砕気流乾燥機に関し、特に、セメントキルン燃焼排ガスを乾燥熱源として高含水汚泥等の含水有機廃棄物を乾燥するために用いられる破砕気流乾燥機に関する。

高含水汚泥は、４０質量％以上の水分を含む粘土のような塊状の汚泥であり、このような見掛け比表面積の小さい汚泥を乾燥させるため、ケージミルやチェーン打撃式破砕機等の破砕気流乾燥機が使用されている。破砕気流乾燥機は、破砕機能を有する乾燥機であり、破砕によって高含水汚泥の比表面積を拡大しながら乾燥を行う。

代表的な破砕気流乾燥機の一例として、特許文献１に記載のチェーン打撃式破砕機は、円筒状のケース内に回転軸を軸心として高速回転する複数の打撃チェーンを配列し、ケースの上部より被乾燥物である高含水汚泥を投入し、下部より乾燥熱源ガスを導入し、打撃チェーンの打撃と乾燥熱源ガスとの接触により高含水汚泥を破砕しながら乾燥させる。

特許３１４４７２８号公報

特許文献１に記載の鎖式打撃破砕機においては、図４に示すように、ケース５２内の回転軸５３に取り付けられた打撃チェーン５４の高速回転時に、打撃チェーン５４を構成する複数のリンク５４ａ同士の微小な動きにより、汚泥Ｓ２の付着防止を図ることができるという利点があるが、逆に、このリンク５４ａ同士の微小な動きが、リンク５４ａ同士の繋ぎ目５４ｂの摩耗を促進して打撃チェーン５４の寿命を短くするという欠点があった。特に、乾燥熱源ガスＧ２として、セメントキルン燃焼排ガスを利用した場合には、該ガス中の高温ダストがリンク５４ａの繋ぎ目５４ｂに侵入し、リンク５４ａの摩耗を助長するという問題もあった。

このようにしてリンク５４ａの摩耗が進むと、打撃チェーン５４の寿命が短くなるのみならず、リンク５４ａが外れて底板（不図示）とケース５２の間に挟まって過電流を引き起こすため、鎖式打撃破砕機５１の運転を停止して挟まったリンク５４ａを除去しなくてはならず、長期連続運転の障害となっていた。

また、上記摩耗に関する問題以外にも、鎖式打撃破砕機５１の運転状態は安定性に欠ける点もあり改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルン燃焼排ガスを乾燥熱源ガスとして利用しても破砕手段の摩耗を防止することができるとともに、連続安定運転を維持することができ、高含水汚泥等見掛け比表面積が小さく乾燥させ難い含水有機廃棄物を効率よく乾燥させることのできる破砕気流乾燥機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルン燃焼排ガスが供給され、含水有機廃棄物を乾燥させる破砕気流乾燥機であって、円筒状の本体と、該本体内に設けられ、鉛直方向に延設された回転軸と、該回転軸に一端が固定された棒状打撃子とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、従来の打撃チェーンのような繋ぎ目がなく一体形成された棒状打撃子を破砕手段として用いるため、部分的に摩耗することがなく、また、棒状打撃子の表面に適度の量の被乾燥物が付着した状態で運転が継続するため、棒状打撃子の摩耗を防止することができ、長期連続運転が可能となる。さらに、従来より少ない数の打撃子でより効率のよい安定した運転を実現することができる。また、従来のようなチェーン同士の摩擦による火花の発生の虞もないため、含水有機廃棄物を被乾燥物とした場合でも爆発防止の点で着火源対策が施されている。

前記破砕気流乾燥機において、前記棒状打撃子を、横断面矩形状とすることができ、入手容易な角鋼を用いて棒状打撃子を構成することができる。

前記破砕気流乾燥機において、前記棒状打撃子を、複数段にわたって螺旋階段状に配置することができる。これにより、破砕気流乾燥機の内部において、セメントキルン燃焼排ガスが螺旋状に流れるガス通路を形成することができ、破砕気流乾燥機内のガスの流れを円滑に維持することで、乾燥効率を高めることができる。

前記破砕気流乾燥機において、前記棒状打撃子の他端と前記本体の内壁面との隙間を、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下とすることができる。これにより、本体の内壁面に付着した含水有機廃棄物を継続的に掻き落とすことができ、効率よく含水有機廃棄物を乾燥させることができる。

以上のように、本発明によれば、高含水汚泥等の含水有機廃棄物を効率よく乾燥させることができ、セメントキルン燃焼排ガスを乾燥熱源ガスとして利用しても、破砕手段の摩耗を防止することができ、安定連続運転を維持することができる破砕気流乾燥機を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる破砕気流乾燥機の一実施の形態を示し、この破砕気流乾燥機１は、大別して、基台２と、支持脚３に固定され、円筒状に形成される本体４と、本体４の中心部に軸受９を介して垂設され、高速回転する回転軸８と、この回転軸８に支持部材１２及び取付部材１３を介し、複数段にわたって螺旋階段状に固定される打撃子１５とで構成される。

本体４は、円筒状に形成され、上部に高含水有機汚泥（以下、適宜「汚泥」という）Ｓを投入するための投入口５と、下部に熱源ガスとしてのセメントキルン燃焼排ガス（以下、適宜「排ガス」という）Ｇを供給するための供給口７とを備える。また、最上部に破砕乾燥した汚泥Ｐと乾燥後の排ガスＧ’をともに取り出すための排出口６とを備える。尚、汚泥には、下水汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等が存在するが、いずれの汚泥も破砕気流乾燥機１の被乾燥物として取り扱うことができる。

回転軸８は、本体４の下方に突出する下端部９ａに軸支される駆動プーリー１１に、図示しない駆動モータからの駆動力が駆動ベルト１０を介して伝達されて回転する。また、この駆動力によって、回転軸８の本体４の底部付近に固定された回転円板１６も回転する。

打撃子１５は、図２に示すように、横断面矩形状の棒状部材であって、例えば、角鋼を使用することができる。本発明は、打撃子１５を棒状にしたことに特徴があり、これにより、後述するように、摩耗を防止することができるなど種々の効果を奏する。

取付部材１３は、図２に示すように、平面視面取長方形型で、打撃子１５と溶接によって一体的に形成された板状部材であって、回転軸８に固定された支持部材１２（図１参照）とボルト及びナットで連結するための挿通穴１３ａを備える。

図３は、上記打撃子１５の配置図（展開図）であって、水平方向は、図１（ｂ）の回転軸８を中心とした基準位置（０°）からの回転角度を示している。例えば、図３の最下段には、図１（ｂ）の１２０°と３００°の位置に各々打撃子１５が配置されていることを示す。従って、両図に示すように、打撃子１５は、複数段（本実施例では２３段）にわたって螺旋階段状に配置される。このような配置により、本体４の内部において、排ガスが螺旋状に流れるガス通路を形成することができ、本体４内のガスの流れを円滑に維持することで、乾燥効率を高めることができる。

また、破砕気流乾燥機１の組立に際し、打撃子１５の先端と本体４の内壁面４ａとの隙間Ｄ（図１（ａ）参照）を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下となるように設定する。これにより、内壁面４ａに付着した汚泥Ｓを継続的に掻き落とすことができ、本体４の閉塞を防止しながら効率よく汚泥Ｓを乾燥させることができる。

回転円板１６は、回転軸８の回転とともに回転し、回転円板１６上に落下した汚泥Ｓを飛散させて排出口６へ導くために備えられる。

次に、上記構成を有する破砕気流乾燥機１の動作について図面を参照しながら説明する。

回転軸８を回転させ、本体４内に供給口７から排ガスＧを導入し、本体４の投入口５から汚泥Ｓを投入すると、汚泥Ｓは、自重により下方に落下して排ガスＧと向流接触しながら、高速回転する複数の打撃子１５に次々に接触し、破砕されながら乾燥して行く。十分に乾燥した汚泥Ｓは、乾燥後の排ガスＧ’とともに排出口６に案内され、破砕気流乾燥機１から排出される。

破砕気流乾燥機１の運転中に、打撃子１５の表面に適度の量の被乾燥物が付着し、その状態で運転が継続するため、打撃子１５の摩耗を防止することができる。また、破砕気流乾燥機１の運転中に、本体４の内壁面４ａに汚泥Ｓが付着し、徐々にその厚さが増加するが、上述のように、打撃子１５の先端と本体４の内壁面との隙間を、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定しているため、打撃子１５の先端で汚泥Ｓを継続的に掻き落とすことができ、本体４の内壁面にコーチング（付着物）が発達することなく、連続して効率よく含水有機廃棄物を乾燥させることができる。

尚、破砕気流乾燥機１において、打撃子１５を横断面矩形状の角鋼で構成したが、棒状であれば打撃子１５の横断面矩形状は矩形状に限定されることなく、種々の形状とすることができ、角鋼以外の材料で構成することもできる。

打撃子１５の設置段数、取付角度等についても上記実施の形態に限定されず、排ガスＧの温度、汚泥Ｓの性状に合わせて適宜変更することができる。また、螺旋階段状でなくとも、排ガスＧと汚泥Ｓとの接触が効率よく行われ、本体４内の排ガスＧの流れを円滑に維持できれば他の配置形態であってもよい。

さらに、上記実施の形態のように排ガスＧと汚泥Ｓとが向流で接触することが好ましいが、本体４の上部から排ガスＧを導入し、下部から排出されるようにした並流型を採用することも可能である。

実施例として上記打撃子１５を備えた破砕気流乾燥機１を、比較例としてチェーン打撃式の破砕気流乾燥機を用い、下水汚泥の乾燥試験を行った。試験条件及び結果を表１に示す。両乾燥機の本体の寸法は同一であり、同表に示すように、実施例では、比較例の半数の打撃子を用いた。下水汚泥は、水分約８０％程度のものを用い、セメントキルンに付設されたプレヒータからキルン燃焼排ガスを抽気し、乾燥機に導入した。

同表に示すように、乾燥機電流値を比較すると、平均値及び偏差ともに実施例の方が低く、特に、偏差は比較例に比べて大幅に低下し、安定して運転できていることが判る。また、比較例では、トルク不足により電流値が乱れるため、乾燥機の回転数を高く設定していたが、実施例では、電流値の乱れが生じないため、乾燥機の回転数を上げる必要がない。これは、実施例において打撃子の本数を半減させたことにより本体内の内部循環量が低下したためと考えられ、これに伴い実施例において乾燥機差圧も下がっている。熱容量係数も実施例の方が勝り、打撃子の本数低下による熱容量の低下は見られない。比較例では、１ヶ月の運転により再三チェーンの摩耗によりリンクが外れ運転を停止したが、実施例では、６ヶ月以上運転しても打撃子の脱落は生じず、連続運転を維持できた。

本発明にかかる破砕気流乾燥機の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１の破砕気流乾燥機の打撃子及び取付部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。 本発明にかかる破砕気流乾燥機の打撃子の配置例を示す展開図である。 従来の破砕気流乾燥機の打撃チェーン及びその近傍を示す拡大図である。

符号の説明

１ 破砕気流乾燥機
２ 基台
３ 支持脚
４ 本体
４ａ 内壁面
５ （汚泥）投入口
６ 排出口
７ （排ガス）供給口
８ 回転軸
９ 軸受
９ａ 下端部
１０ 駆動ベルト
１１ 駆動プーリー
１２ 支持部材
１３ 取付部材
１３ａ 挿通穴
１５ 打撃子
１６ 回転円板

Claims (4)

1. セメントキルン燃焼排ガスが供給され、含水有機廃棄物を乾燥させる破砕気流乾燥機であって、
   円筒状の本体と、
   該本体内に設けられ、鉛直方向に延設された回転軸と、
   該回転軸に一端が固定された棒状打撃子とを備えることを特徴とする破砕気流乾燥機。
2. 前記棒状打撃子は、横断面矩形状であることを特徴とする請求項１に記載の破砕気流乾燥機。
3. 前記棒状打撃子は、複数段にわたって螺旋階段状に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の破砕気流乾燥機。
4. 前記棒状打撃子の他端と前記本体の内壁面との隙間が、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の破砕気流乾燥機。

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