JP2013193044A - Sludge drying system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脱水汚泥を複数台の乾燥機によって乾燥する汚泥の乾燥システムに関する。 The present invention relates to a sludge drying system for drying dehydrated sludge with a plurality of dryers.
下水汚泥等の脱水汚泥は、水分を80%程度含むため、焼却、乾燥、炭化等、汚泥の熱処理時の水分蒸発に多大なエネルギが必要である。汚泥熱処理時の省エネルギの観点から、そのエネルギを有効に回収し、再利用することが期待されている。 Since dewatered sludge such as sewage sludge contains about 80% of water, enormous energy is required for water evaporation during heat treatment of sludge such as incineration, drying and carbonization. From the viewpoint of energy saving at the time of sludge heat treatment, it is expected that the energy is effectively recovered and reused.
このような汚泥の乾燥システムに関し、例えば、特許文献1には、乾燥機の後段に設けたガス化炉の排ガス(ガス化ガス)から回収された水を蒸発させて圧縮機で加圧し、この蒸気を乾燥機の熱源として再利用する構成が開示されている。 With regard to such a sludge drying system, for example, in Patent Document 1, water recovered from the exhaust gas (gasification gas) of a gasification furnace provided at the subsequent stage of the dryer is evaporated and pressurized with a compressor. A configuration for reusing steam as a heat source for a dryer is disclosed.
通常、脱水汚泥を乾燥する乾燥機において、汚泥乾燥によって生じる蒸気は、そのエネルギ(ポテンシャル)が低いため再利用が難しく、従来はスクラバによって温排水として回収することが一般的であった。 Usually, in a drier for drying dewatered sludge, the steam generated by sludge drying is difficult to reuse because of its low energy (potential), and conventionally, it has been generally recovered as hot wastewater by a scrubber.
通常の乾燥プロセスにおけるガス中の絶対湿度は、0.3〜0.5(kg−H2O/kg−DA)程度であり、例えば上記のスクラバで75℃の温排水を得る場合であっても、当該温度での飽和湿度は0.38(kg−H2O/kg−DA)であるから、回収できる潜熱は、全体の0〜24%程度のみとなっており、蒸発潜熱を有効に回収するには至っていないのが現状である。 The absolute humidity in the gas in a normal drying process is about 0.3 to 0.5 (kg-H 2 O / kg-DA), for example, in the case of obtaining 75 ° C. warm wastewater with the above scrubber. However, since the saturation humidity at the temperature is 0.38 (kg-H 2 O / kg-DA), the latent heat that can be recovered is only about 0 to 24% of the whole, and the latent heat of evaporation is effectively used. At present, it has not been recovered.
そこで、上記特許文献1のシステムでは、ガス化炉のガス化ガスから抽出した水を蒸発させ、その蒸気を圧縮機によって昇圧してから乾燥機の熱源として利用しているが、乾燥機から出る蒸気の持つエネルギを有効に利用できておらず、また、蒸気を加圧するための圧縮機の駆動用電源が必要となっており、外部からの電気入力が大きいものとなっている。 Therefore, in the system of Patent Document 1, water extracted from the gasification gas of the gasification furnace is evaporated and the vapor is pressurized by a compressor and then used as a heat source for the dryer. The energy of steam cannot be used effectively, and a power source for driving the compressor for pressurizing the steam is necessary, and electric input from the outside is large.
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、乾燥機で発生する蒸気を有効に回収・利用し、システム全体の省エネルギ化を図ることができる汚泥の乾燥システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a sludge drying system that can effectively recover and use steam generated in a dryer to save energy of the entire system. The purpose is to do.
本発明に係る汚泥の乾燥システムは、脱水汚泥を乾燥する第1乾燥機と、前記第1乾燥機とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する第2乾燥機と、前記第1乾燥機及び前記第2乾燥機のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、乾燥温度の低い他方の乾燥機の熱源として供給する供給管路とを備えることを特徴とする。 The sludge drying system according to the present invention includes a first dryer for drying dehydrated sludge, a second dryer for drying dehydrated sludge at a drying temperature different from that of the first dryer, the first dryer, and the Among the second dryers, a supply line that supplies steam generated from the dewatered sludge in one dryer having a high drying temperature as a heat source of the other dryer having a low drying temperature is provided.
このような構成によれば、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、他方の乾燥機の熱源として再利用することができるため、乾燥温度の高い一方の乾燥機で汚泥乾燥のために投入したエネルギ(蒸発潜熱)を有効に再利用でき、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。 According to such a configuration, the steam generated from the dewatered sludge in one dryer having a high drying temperature can be reused as a heat source for the other dryer. Energy (latent heat of evaporation) input for drying can be effectively reused, and energy saving of the entire system can be achieved.
前記第1乾燥機と前記第2乾燥機は、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設けられ、前記第1乾燥機で乾燥された脱水汚泥を前記第2乾燥機でさらに乾燥する構成(シリーズ配置)としてもよいし、前記第1乾燥機と前記第2乾燥機は、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に設けられる構成(パラレル配置)としてもよい。 The first dryer and the second dryer are continuously provided on the same dewatered sludge drying path, and the dehydrated sludge dried by the first dryer is further dried by the second dryer. (Series arrangement), or the first dryer and the second dryer may be provided on different drying paths of dewatered sludge (parallel arrangement).
前記第1乾燥機は、乾燥容器の内部を減圧して運転する減圧乾燥機であり、前記第2乾燥機よりも乾燥温度が低く設定される。減圧乾燥機は、内部を減圧した状態で汚泥を加熱するため、再利用する蒸気の温度が低い場合であっても、熱源として十分に利用することができるようになる。 The first dryer is a vacuum dryer that operates by depressurizing the inside of the drying container, and the drying temperature is set lower than that of the second dryer. Since the vacuum dryer heats the sludge with the inside reduced in pressure, it can be sufficiently used as a heat source even when the temperature of the steam to be reused is low.
前記第2乾燥機は、過熱蒸気によって脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機であるとよい。例えば、減圧乾燥機の後段に過熱蒸気乾燥機を設けることにより、減圧乾燥機での蒸発水分量を全乾燥必要水分量の例えば半分程度に設定でき、減圧乾燥機の装置サイズを抑えることができる。しかも、減圧乾燥機の熱源となる蒸気の回収側に乾燥効率の極めて高い過熱蒸気乾燥機を用いることで、全体の装置コストを一層抑制することが可能となる。 The second dryer may be a superheated steam dryer that dries dehydrated sludge with superheated steam. For example, by providing a superheated steam dryer after the vacuum dryer, the amount of water evaporated in the vacuum dryer can be set to, for example, about half of the total amount of moisture required for drying, and the size of the vacuum dryer can be reduced. . In addition, the use of a superheated steam dryer with extremely high drying efficiency on the steam recovery side as a heat source of the vacuum dryer makes it possible to further reduce the overall apparatus cost.
前記過熱蒸気乾燥機では、乾燥する汚泥から生じる蒸気を含む排ガスの絶対湿度が2(kg−H2O/kg−DA)以上に維持されると、減圧乾燥機にて乾燥排ガス中の蒸気の有する潜熱、つまり脱水汚泥の水分蒸発に費やすエネルギを、一層効率的に回収し、減圧乾燥機で有効に再利用することが可能となる。 In the superheated steam dryer, when the absolute humidity of the exhaust gas containing steam generated from the sludge to be dried is maintained at 2 (kg-H 2 O / kg-DA) or more, the reduced-pressure dryer uses the steam in the dry exhaust gas. The latent heat possessed, that is, the energy spent for water evaporation of the dewatered sludge can be recovered more efficiently and effectively reused in a vacuum dryer.
前記減圧乾燥機から前記過熱蒸気乾燥機へと投入される汚泥を造粒する造粒機を設けるとよい。減圧乾燥機から排出される乾燥汚泥を造粒すると、過熱蒸気乾燥機での乾燥時における当該乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減することができ、その潜熱を後段機器において効率的に回収・再利用することができる。 It is good to provide the granulator which granulates the sludge thrown into the said superheated steam dryer from the said vacuum dryer. Granulation of the dried sludge discharged from the vacuum dryer suppresses dust scattering from the dried sludge during drying in the superheated steam dryer, and reduces dust in the sludge dry steam generated by the superheated steam dryer. The latent heat can be efficiently recovered and reused in the subsequent equipment.
本発明によれば、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、他方の乾燥機の熱源として再利用することができるため、乾燥温度の高い一方の乾燥機で汚泥乾燥のために投入したエネルギを有効に再利用できることから、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。 According to the present invention, the steam generated from the dewatered sludge in one dryer having a high drying temperature can be reused as a heat source for the other dryer. Therefore, the energy input for the purpose can be effectively reused, so that energy saving of the entire system can be achieved.
以下、本発明に係る汚泥の乾燥システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a sludge drying system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る汚泥の乾燥システム10の全体構成図である。本実施形態に係る汚泥の乾燥システム10(以下、単に「乾燥システム10」ともいう)は、下水汚泥等の脱水汚泥を2台の乾燥機(減圧乾燥機11、過熱蒸気乾燥機12)で乾燥すると共に、過熱蒸気乾燥機12からの排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギ(潜熱)を減圧乾燥機11の熱源として再利用する省エネルギ型の乾燥システムである。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
図1に示すように、乾燥システム10は、減圧乾燥機11及び過熱蒸気乾燥機12を有し、主に脱水汚泥の乾燥処理を行う乾燥ライン10aと、過熱蒸気乾燥機12から排出される排ガス(乾燥排ガス)を加熱する加熱ライン10bとから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
先ず、乾燥ライン10aの構成を説明する。
First, the configuration of the
乾燥ライン10aは、下水汚泥等を図示しない脱水装置により、例えば水分量が70〜80%となるまで脱水した脱水汚泥を貯留する脱水ケーキ貯留槽14と、脱水ケーキ貯留槽14から搬送される脱水汚泥を水蒸気による間接加熱により、例えば水分量が65〜70%となるまで乾燥させる減圧乾燥機11と、過熱蒸気による直接加熱により、減圧乾燥機11によって乾燥された脱水汚泥を、例えば水分量が20%程度になるまで乾燥させる過熱蒸気乾燥機12と、過熱蒸気乾燥機12から排出される排ガス(汚泥乾燥蒸気)中に含まれる微粒子等を捕集して除塵する集塵機16とを備える。
The
また、乾燥ライン10aの配管系統は、集塵機16を出た汚泥乾燥蒸気を減圧乾燥機11の熱源として供給する供給管路17と、集塵機16を出た汚泥乾燥蒸気を熱交換器(加熱装置)18によって間接的に加熱して過熱蒸気とし、この過熱蒸気を過熱蒸気乾燥機12の熱源として供給する循環管路20とを備える。
Further, the piping system of the
減圧乾燥機11は、円筒状の乾燥容器22の内部を減圧することにより、例えばモーノポンプ等で構成される汚泥投入器23から乾燥容器22内に投入された脱水汚泥を比較的低温の熱源(例えば、100℃程度)で加熱・乾燥可能なものであり、例えば、薄膜乾燥機や真空乾燥機、水蒸気乾燥機等を用いればよい。
The
減圧乾燥機11は、乾燥容器22の周囲に加熱用蒸気が導入される外熱ジャケット(加熱用ジャケット)24が配設されている。供給管路17から供給される加熱用蒸気(汚泥乾燥蒸気)を外熱ジャケット24内に導入するために、外熱ジャケット24の上面には、供給ファン25の下流側の配管17aが連結される入口ポート28aが設けられる。また、外熱ジャケット24の下面には、乾燥容器22内部の脱水汚泥をその凝縮潜熱によって間接的に加熱した加熱用蒸気の凝縮水をドレン排出するための排水口28bが設けられている。
The
一方、乾燥容器22内で外熱ジャケット24による乾燥作用によって脱水汚泥から蒸発した蒸気や臭気を含む排ガス(汚泥乾燥蒸気)は、上面に設けられた出口ポート29aからコンデンサ30へと流通され、該コンデンサ30で凝縮されドレン化されると共に、凝縮しなかった残りのガスは、ファン32によって系外へ排出され、臭気処理される。すなわち、本実施形態の場合、減圧乾燥機11で脱水汚泥から生じる蒸気は、45℃程度と低温であり、その後の再利用に適さないことから、廃棄するものとした。
On the other hand, the exhaust gas (sludge dry steam) containing vapor and odor evaporated from the dehydrated sludge by the drying action by the
従って、減圧乾燥機11では、汚泥投入器23から乾燥容器22内に投入された脱水汚泥は、該乾燥容器22内で攪拌されつつ搬送され、入口ポート28aから外熱ジャケット24内に投入される加熱用蒸気(例えば、100℃、0.01MPa程度)によって間接的に加熱、乾燥される。乾燥された脱水汚泥である乾燥汚泥(1次乾燥汚泥)は、排出ポート29bから外部に排出され、二重ダンパ33を介して造粒機34に送られた後、汚泥投入器36によって過熱蒸気乾燥機12に投入される。
Therefore, in the
造粒機(破砕機)34は、減圧乾燥機11から排出される1次乾燥汚泥を造粒することにより、過熱蒸気乾燥機12での乾燥時における当該1次乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機12で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減するための装置である。
The granulator (crusher) 34 suppresses dust scattering from the primary dry sludge during drying in the
図2は、過熱蒸気乾燥機12の構造の一例を示す構成図である。図1及び図2に示すように、過熱蒸気乾燥機12は、内熱式のロータリーキルンであり、工場等の床面上に固定される軸受基部38a、38bと、軸受基部38a、38bと一対の軸受39a、39bによって軸方向を中心として回転可能に軸支される円筒状の回転シェル(乾燥容器)40とを備える。過熱蒸気乾燥機12では、減圧乾燥機11から造粒機34を経て造粒された1次脱水汚泥を、回転シェル40の内部空間へと投入する汚泥投入器36の下流側先端が、軸受基部38aを通して回転シェル40内に突出するように連結されている。汚泥投入器36は、例えばモーノポンプである。つまり、当該過熱蒸気乾燥機12では、モーノポンプ(汚泥投入器36)から回転シェル40内へと脱水汚泥が直接投入される。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of the structure of the
循環管路20から供給される過熱蒸気を回転シェル40内に投入するために、汚泥投入器36が連結される側の軸受基部38aの上面には、熱交換器18の下流側の配管20aが連結される入口ポート42aが設けられる。一方、回転シェル40内で過熱蒸気による乾燥作用によって脱水汚泥から蒸発した蒸気や臭気を含む排ガス(汚泥乾燥蒸気)は、他方の軸受基部38bの上面に設けられた出口ポート42bから配管20bへと流通され集塵機16を通過した後、配管20cへと流通される。配管20cを流通する汚泥乾燥蒸気は、循環ファン44の駆動作用下に熱交換器18へと導入されて、再び配管20aへと循環されると共に、一部は、配管20cから分岐した配管17aへと流れ、供給管路17を介して減圧乾燥機11の入口ポート28aから外熱ジャケット24へと導入される。
In order to introduce the superheated steam supplied from the
なお、図1中に破線で示す配管17bのように、循環管路20から供給管路17への汚泥乾燥蒸気の分岐は、熱交換器18で加熱される前だけでなく、熱交換器18で加熱された後の過熱蒸気を配管20aから配管17bを介して配管17aへと流通させるように構成してもよい。
In addition, like the
従って、過熱蒸気乾燥機12では、汚泥投入器36から回転シェル40内に投入された脱水汚泥は、該回転シェル40内を搬送されつつ、入口ポート42aから回転シェル40内に投入される過熱蒸気(例えば、550℃程度)によって加熱乾燥される。脱水汚泥から蒸発した蒸気である汚泥乾燥蒸気を含む排ガス(乾燥排ガス。例えば、100℃程度)は、出口ポート42bから循環管路20へと流通し、一部は供給管路17へと流通する一方、乾燥された脱水汚泥である乾燥汚泥は、排出ポート42cから外部に排出される。この際、過熱蒸気乾燥機12に投入される1次乾燥汚泥は、造粒機34で前造粒を受けているため、当該過熱蒸気乾燥機12の回転シェル40内部に攪拌翼を設ける必要がなく、回転シェル40内部で乾燥汚泥が粉化して飛散することを防止できる。造粒機34は省略してもよく、この場合には、回転シェル40内部に攪拌翼を設けるとよい。
Therefore, in the
集塵機16は、過熱蒸気乾燥機12の出口ポート42bから配管20bを介して導入される排ガス中に含まれる微粒子等を除塵して、乾燥汚泥として排出する一方、除塵がなされた排ガスを配管20cへと流通させる装置である。本実施形態では、供給管路17で乾燥排ガス中に含まれる蒸気である汚泥乾燥蒸気の潜熱を利用するため、当該集塵機16は、乾燥排ガス中に含まれる蒸気の持つエネルギ(潜熱)を保持した状態で乾燥汚泥等の微粒子を精密に除塵する装置を用いるものとする。そこで、集塵機16には、サイクロン式の集塵機や、バグフィルタを用いることが好ましく、従来公知のものを用いることができる。
The
熱交換器18は、後述する燃焼炉48から排出される高温の燃焼排ガスにより、例えば100℃程度で配管20cを流通してきた汚泥乾燥蒸気を加熱し、例えば550℃程度の過熱蒸気として配管20aへと流通させるための加熱装置である。配管20cと配管20aとは、1本の配管で構成されており、該配管の外側から燃焼排ガスにより間接的に該配管内を流れる排ガスが加熱され、昇温される。つまり、熱交換器18は、間接加熱方式の加熱装置となっている。熱交換器18は、燃焼炉48から排出される燃焼排ガスを用いず、他の設備の排ガスやボイラ等の熱を用いた構成としてもよい。
The
このような乾燥ライン10aにおいて、過熱蒸気乾燥機12の回転シェル40と循環管路20とで構成される排ガスの回路は、その内部に外気が進入することを防止した気密構造とされた閉回路となっている。
In such a
次に、加熱ライン10bの構成を説明する。
Next, the configuration of the
加熱ライン10bは、天然ガス(例えば、都市ガス)等の燃料50を燃焼することで高温の燃焼排ガス(熱風)を発生する燃焼炉48と、燃焼炉48からの燃焼排ガスを処理して大気放出するための排ガス処理装置52と、ファン54によって取り込んだ外気を排ガス処理装置52で加熱して、燃焼炉48へと導入する配管56とを備える。
The
燃焼炉48は、排ガス処理装置52で予熱され、配管56から導入される空気を燃料50と共に燃焼することで、熱風(燃焼排ガス)を発生する燃焼設備である。燃焼炉48からの燃焼排ガスは、排ガス管を流れて熱交換器18に導入され、この熱交換器18内を蛇行する配管内を流れる過熱蒸気乾燥機12からの汚泥乾燥蒸気を間接的に加熱して過熱蒸気にした後、排ガス処理装置52を経て大気中へと放出される。熱交換器18は、循環管路20内を流れる乾燥排ガスを、該循環管路20の配管外側から燃焼排ガスによって間接的に加熱する間接加熱方式であり、これにより、熱交換器18において循環管路20内に外気が進入することを防止している。つまり、燃焼炉48は、熱交換器18と共に、循環管路20を流れる乾燥排ガスを間接的に加熱する加熱装置を構成する。
The
本実施形態に係る乾燥システム10は、基本的には、上記のような乾燥ライン10a及び加熱ライン10bによって構成されており、過熱蒸気乾燥機12からの乾燥排ガスが循環管路20を循環しつつ、脱水汚泥から発生する新たな蒸気は、配管20cから分岐した配管17aを介して供給管路17側へと流通し、その潜熱が減圧乾燥機11での汚泥の乾燥に有効に再利用されることになる。
The drying
例えば、減圧乾燥機11に投入される脱水汚泥中の固体と液体との比率(固液比)が20:80の場合、その含水率は80%であるが、この脱水汚泥を減圧乾燥機11で乾燥し、固液比が20:40となるまで水分を蒸発させて1次乾燥汚泥とした場合、その含水率は66%(=40/(20+40)・100)となる。そして、この1次乾燥汚泥を過熱蒸気乾燥機12で乾燥し、固液比が20:5となるまで水分を蒸発させて乾燥汚泥とすると、その含水率は20%(=5/(20+5)・100)となり、所望の含水率の乾燥汚泥を得ることが可能となっている。この際、当該乾燥システム10では、過熱蒸気乾燥機12で蒸発させた分の蒸気の持つエネルギ(上記では、固液比20:40の1次乾燥汚泥が、固液比20:5となって減少した分の水分の持つエネルギ)を減圧乾燥機11の熱源として利用する分だけ省エネルギ化が図られていることになる。
For example, when the ratio of solid to liquid (solid-liquid ratio) in the dewatered sludge charged into the
そして、過熱蒸気乾燥機12からの汚泥乾燥蒸気を熱源とする乾燥機として、減圧乾燥機11を用いたことにより、当該汚泥乾燥蒸気の温度が低い(例えば、100℃程度)場合であっても、減圧乾燥機11では、この低温の汚泥乾燥蒸気を十分に熱源として利用できる。また、このように、減圧乾燥機11での蒸発水分量を全乾燥必要水分量の半分程度に設定することで、減圧乾燥機11の装置サイズを抑えることができる。しかも、熱源となる蒸気の回収側に乾燥効率の極めて高い過熱蒸気乾燥機12を用いることで、全体の装置コストを一層抑制することが可能となる。
And even if it is a case where the temperature of the said sludge dry steam is low (for example, about 100 degreeC) by using the reduced
ところで、当該乾燥システム10では、過熱蒸気乾燥機12から排出される汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を減圧乾燥機11の熱源として利用する構成を採用しているが、汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を有効に利用し、減圧乾燥機11での乾燥効率を保持するためには、過熱蒸気乾燥機12の回転シェル40と循環管路20とで構成される排ガス回路内に外気が進入しないように構成し、過熱蒸気乾燥機12から排出される汚泥乾燥蒸気中の絶対湿度を所定値以上に管理しておくことが有効である。熱源となる汚泥乾燥蒸気に空気が混入してしまうと、減圧乾燥機11での潜熱利用効率が低下し、十分な乾燥が難しくなるからである。
By the way, in the said
そこで、次に、図3のグラフを参照しながら、汚泥乾燥蒸気の持つ潜熱を減圧乾燥機11の熱源として有効に利用できる絶対湿度の値について説明する。
Therefore, next, the absolute humidity value that can effectively use the latent heat of the sludge drying steam as a heat source of the
図3は、ガスの飽和湿度(kg−H2O/kg−DA)と温度(℃)との関係を示すグラフであり、つまり、ガスが所定の温度において、右上がりの曲線より高い絶対湿度を有していれば、その曲線(飽和湿度)までの範囲の蒸気がドレン化することを示しており、ドレン化する際に蒸気が潜熱を放出するため、その部分の潜熱回収ができることを示している。例えば、ガスの絶対湿度が10(kg−H2O/kg−DA)とすると、当該ガスが90℃に冷却された際には、矢印C2aで示す範囲で潜熱回収が可能となっており、矢印C2bで示す範囲の潜熱はドレン化しないので回収することができないことを示す。また、グラフの右隣には、汚泥乾燥蒸気の絶対湿度の参考値0.5、2、10(kg−H2O/kg−DA)の棒グラフを併記している。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the saturation humidity (kg-H 2 O / kg-DA) of gas and the temperature (° C.), that is, the absolute humidity at which the gas is higher than the upward curve at a predetermined temperature. If it has, it indicates that the steam in the range up to the curve (saturated humidity) drains, and when draining, the steam releases latent heat, indicating that the latent heat of that part can be recovered. ing. For example, if the absolute humidity of the gas is 10 (kg-H 2 O / kg-DA), when the gas is cooled to 90 ° C., latent heat recovery is possible within the range indicated by the arrow C2a. The latent heat in the range indicated by the arrow C2b is not drained and cannot be recovered. Further, on the right side of the graph, bar graphs of reference values 0.5, 2, and 10 (kg-H 2 O / kg-DA) of absolute humidity of the sludge dry steam are also shown.
先ず、従来の乾燥機では、乾燥プロセスにおけるガス中の絶対湿度は、0.3〜0.5(kg−H2O/kg−DA)程度である。そこで、図3中での参考値0.5の棒グラフを参照すると、乾燥機12から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、0.5(kg−H2O/kg−DA)の場合には、80℃程度まで減温しても蒸気を凝縮することができず(図6中の破線A参照)、つまり、乾燥機12から排出される乾燥排ガスを凝縮するための温水は、80℃以下に設定する必要があり、80℃以下としても回収できる潜熱は極めて小さいことがわかる。
First, in the conventional dryer, the absolute humidity in the gas in the drying process is about 0.3 to 0.5 (kg-H 2 O / kg-DA). Therefore, referring to the bar graph having a reference value of 0.5 in FIG. 3, when the absolute humidity of the dry exhaust gas discharged from the
そこで、本実施形態では、過熱蒸気乾燥機12から排出されるガス中の絶対湿度を2(kg−H2O/kg−DA)以上の範囲で管理するものとする。先ず、図3中での参考値2の棒グラフを参照すると、過熱蒸気乾燥機12から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、2(kg−H2O/kg−DA)の場合には、92℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり(図3中の破線B参照)、90℃では、全体の30%程度の潜熱を回収することができ(図3中の矢印B1参照)、75℃では、全体の81%程度の潜熱を回収することができる(図3中の矢印B2参照)。例えば、75℃の場合、絶対湿度2(kg−H2O/kg−DA)から飽和湿度0.38(kg−H2O/kg−DA)を引き算した、1.62(=2−0.38)(kg−H2O/kg−DA)分の水分が凝縮するため、81%(=1.62/2×100)の水分潜熱を回収することが可能となっている。
Therefore, in this embodiment, the absolute humidity in the gas discharged from the
次に、図3中での参考値10の棒グラフを参照すると、過熱蒸気乾燥機12から排出される乾燥排ガスの絶対湿度が、10(kg−H2O/kg−DA)の場合には、96℃程度まで減温すると蒸気を凝縮することができるようになり(図3中の破線C参照)、例えば、95℃では、全体の70%程度の潜熱を回収することができ(図3中の矢印C1参照)、90℃では、全体の85%程度の潜熱を回収することができ(図3中の矢印C2a参照)、75℃では、全体の96%程度の潜熱を回収することができる(図3中の矢印C3参照)。
Next, referring to the bar graph of the
本実施形態では、過熱蒸気乾燥機12から排出する乾燥排ガス中の絶対湿度を2(kg−H2O/kg−DA)以上の範囲で管理して減圧乾燥機11に導入することで、当該乾燥排ガス中の蒸気の持つ潜熱全体のエネルギのうちの70%以上を回収・利用して、当該減圧乾燥機11での汚泥乾燥を行うことができる。
In this embodiment, the absolute humidity in the dry exhaust gas discharged from the
このように、過熱蒸気乾燥機12の回転シェル40と循環管路20での排ガス中の絶対湿度を、2(kg−H2O/kg−DA)以上に維持できるように、これら過熱蒸気乾燥機12や循環管路20に気密構造を適用すると、減圧乾燥機11での汚泥乾燥蒸気からの潜熱利用効率が向上する。そこで、本実施形態では、上記のように、熱交換器18を間接加熱方式とし、排ガス加熱時の空気混入を防止している。さらに、過熱蒸気乾燥機12の回転シェル40から循環管路20へと連なる排ガスのルートを気密構造とし、外気のリークを可及的に低減することが有効である。例えば、回転シェル40のドラムシール部分をカーボンパッキン構造や蒸気パージシール構造とし、また、脱水汚泥をモーノポンプである汚泥投入器36からの直接投入構造とし、さらに、乾燥汚泥排出部である排出ポート42cや集塵機16からの乾燥汚泥の排出経路に二重ダンパ60を設けたシール構造とすることも有効である。
In this way, the
以上のように、本実施形態に係る汚泥の乾燥システム10では、脱水汚泥を乾燥する減圧乾燥機11と、減圧乾燥機11とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機12と、過熱蒸気乾燥機12からの汚泥乾燥蒸気を減圧乾燥機11の熱源として供給する供給管路17とを備える。
As described above, in the
従って、過熱蒸気乾燥機12からの乾燥排ガスが持つ潜熱を、減圧乾燥機11での汚泥の乾燥に有効に再利用することができるため、過熱蒸気乾燥機12で汚泥乾燥のために投入したエネルギ(蒸発潜熱)を有効に再利用できることから、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。
Accordingly, since the latent heat of the dry exhaust gas from the
また、減圧乾燥機11から排出される1次乾燥汚泥を造粒機34で造粒することにより、過熱蒸気乾燥機12での乾燥時における当該1次乾燥汚泥からのダスト飛散を抑制し、過熱蒸気乾燥機12で発生する汚泥乾燥蒸気中のダストを低減することができ、その利用先である減圧乾燥機11の外熱ジャケット24等でのダスト付着や、この付着による潜熱利用効率の低下を防止することができる。
In addition, by granulating the primary dry sludge discharged from the
さらに、過熱蒸気乾燥機12からの排ガスの流通方向で、当該過熱蒸気乾燥機12と、減圧乾燥機11との間に、排ガスを除塵処理する集塵機16を設けていることにより、汚泥乾燥蒸気は、その潜熱が保持された状態で除塵されるため、外熱ジャケット24等でのダスト付着や、効率低下が抑制され、潜熱を効率的に回収・再利用することができる。
Furthermore, in the flow direction of the exhaust gas from the
なお、上記では、減圧乾燥機11の後段に過熱蒸気乾燥機12を配置した構成を例示したが、両者の配置は変更してもよい。換言すれば、当該乾燥システム10では、異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥させる2台の乾燥機(第1乾燥機、第2乾燥機)のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機(上記では過熱蒸気乾燥機12)で脱水汚泥から生じた上記を、乾燥温度の低い他方の乾燥機(上記では減圧乾燥機11)の熱源として利用するように構成すれば、蒸気の持つエネルギを有効に回収・再利用することができ、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。
In addition, although the structure which has arrange | positioned the
また、図1では、減圧乾燥機11と過熱蒸気乾燥機12とを、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設け、減圧乾燥機11で乾燥された脱水汚泥を過熱蒸気乾燥機12でさらに乾燥する構成(シリーズ配置)とした汚泥の乾燥システム10を例示したが、図4に示すように、減圧乾燥機11と過熱蒸気乾燥機12とが、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に並列するように設けられた構成(パラレル配置)とした汚泥の乾燥システム101として構成してもよい。
Further, in FIG. 1, the reduced
図4に示すように、乾燥システム101は、減圧乾燥機11及び過熱蒸気乾燥機12がパラレル配置された乾燥ライン10cを備える。乾燥ライン10cでは、脱水ケーキ貯留槽14からの脱水汚泥が減圧乾燥機11と過熱蒸気乾燥機12とにそれぞれ投入される。減圧乾燥機11からの乾燥汚泥は、二重ダンパ33を介して排出され、過熱蒸気乾燥機12からの乾燥汚泥は、二重ダンパ60を介して排出される。
As shown in FIG. 4, the
この場合、乾燥システム101では、図1に示す乾燥システム10と同様に、過熱蒸気乾燥機12からの乾燥排ガスが持つ潜熱を、減圧乾燥機11での汚泥の乾燥に有効に再利用することができるため、過熱蒸気乾燥機12で汚泥乾燥のために投入したエネルギ(蒸発潜熱)を有効に再利用でき、システム全体の省エネルギ化を図ることができる。しかも、減圧乾燥機11と過熱蒸気乾燥機12とで脱水汚泥を並列処理によって乾燥することができるため、汚泥の乾燥処理量が増加する。
In this case, in the
ところで、上記の乾燥システム10では、加熱ライン10bにおいて、燃料50を用いた燃焼炉48を設けた構成を例示したが、この燃焼炉48に代えて、各種の燃焼設備、例えば焼却設備や炭化設備、ガス化設備等を設け、乾燥システム10(101)をこれら焼却設備や炭化設備、ガス化設備と組み合わせた複合的な汚泥処理システムとして構成してもよい。
By the way, in the said
図5は、乾燥システム10の第2変形例に係る汚泥の乾燥システム100の全体構成図である。なお、図5において、図1〜図4に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下の図6、図7についても同様とする。
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a
図5に示すように、乾燥システム100は、燃焼炉48に代えて、ガス化炉102と、ガス化炉102から高温サイクロン103を介した排ガスを焼却する焼却炉104とを有した加熱ライン10dを備える。ガス化炉102は、過熱蒸気乾燥機12の排出ポート42cから外部に排出される乾燥汚泥が搬送機構106によって搬送され、この乾燥汚泥をガス化処理するもの(例えば、循環流動炉)である。ガス化炉102から排出される排ガスは、高温サイクロン103によって灰等が除塵された後、焼却炉104で焼却され、その燃焼排ガスが熱交換器18や排ガス処理装置52に送られる。勿論、乾燥システム100についても、図4に示す乾燥システム101と同様に、減圧乾燥機11及び過熱蒸気乾燥機12をパラレル配置とした乾燥ライン10cを備えた構成に変更してもよく、以下の乾燥システム110、120についても同様である。
As shown in FIG. 5, the
図6は、乾燥システム10の第3変形例に係る汚泥の乾燥システム110の全体構成図である。図6に示すように、乾燥システム110は、燃焼炉48に代えて、焼却炉112を有した加熱ライン10eを備える。焼却炉112は、搬送機構106によって搬送された乾燥汚泥を焼却処理するものであり、その燃焼排ガスが熱交換器18や排ガス処理装置52に送られる。
FIG. 6 is an overall configuration diagram of a
図7は、乾燥システム10の第4変形例に係る汚泥の乾燥システム120の全体構成図である。図7に示すように、乾燥システム120は、燃焼炉48に代えて、熱風炉122と、炭化炉124と、再燃炉126とを有した加熱ライン10fを備える。炭化炉124は、搬送機構106によって搬送された乾燥汚泥を炭化処理するものであり、その熱源は熱風炉122によって循環利用され、その排ガスが再燃炉126で燃焼処理された後、熱交換器18や排ガス処理装置52に送られる。
FIG. 7 is an overall configuration diagram of a
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be freely changed without departing from the gist of the present invention.
10、100、101、110、120 汚泥の乾燥システム
10a、10c 乾燥ライン
10b、10d〜10f 加熱ライン
11 減圧乾燥機
12 過熱蒸気乾燥機
16 集塵機
17 供給管路
18 熱交換器
20 循環管路
34 造粒機
10, 100, 101, 110, 120
Claims (7)
前記第1乾燥機とは異なる乾燥温度で脱水汚泥を乾燥する第2乾燥機と、
前記第1乾燥機及び前記第2乾燥機のうち、乾燥温度の高い一方の乾燥機で脱水汚泥から生じた蒸気を、乾燥温度の低い他方の乾燥機の熱源として供給する供給管路と、
を備えることを特徴とする汚泥の乾燥システム。 A first dryer for drying the dewatered sludge;
A second dryer for drying dehydrated sludge at a drying temperature different from that of the first dryer;
A supply line for supplying steam generated from dehydrated sludge in one dryer having a high drying temperature among the first dryer and the second dryer as a heat source for the other dryer having a low drying temperature;
A sludge drying system characterized by comprising:
前記第1乾燥機と前記第2乾燥機は、同一の脱水汚泥の乾燥経路上に連続して設けられ、前記第1乾燥機で乾燥された脱水汚泥を前記第2乾燥機でさらに乾燥することを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to claim 1,
The first dryer and the second dryer are continuously provided on the same dewatered sludge drying path, and the dehydrated sludge dried by the first dryer is further dried by the second dryer. Sludge drying system characterized by
前記第1乾燥機と前記第2乾燥機は、それぞれ異なる脱水汚泥の乾燥経路上に設けられることを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to claim 1,
The sludge drying system, wherein the first dryer and the second dryer are provided on different drying routes of dewatered sludge.
前記第1乾燥機は、乾燥容器の内部を減圧して運転する減圧乾燥機であり、前記第2乾燥機よりも乾燥温度が低く設定されることを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to any one of claims 1 to 3,
The first dryer is a reduced-pressure dryer that operates by depressurizing the inside of a drying container, and the drying temperature is set lower than that of the second dryer.
前記第2乾燥機は、過熱蒸気によって脱水汚泥を乾燥する過熱蒸気乾燥機であることを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to claim 4,
The said 2nd dryer is a superheated steam dryer which dries dehydrated sludge with superheated steam, The sludge drying system characterized by the above-mentioned.
前記過熱蒸気乾燥機では、乾燥する汚泥から生じる蒸気を含む排ガスの絶対湿度が2(kg−H2O/kg−DA)以上に維持されることを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to claim 5,
In the superheated steam dryer, the sludge drying system is characterized in that the absolute humidity of the exhaust gas containing steam generated from the sludge to be dried is maintained at 2 (kg-H 2 O / kg-DA) or more.
前記減圧乾燥機から前記過熱蒸気乾燥機へと投入される汚泥を造粒する造粒機を設けたことを特徴とする汚泥の乾燥システム。 In the sludge drying system according to claim 5 or 6,
A sludge drying system comprising a granulator for granulating sludge to be fed from the vacuum dryer to the superheated steam dryer.
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