JP2014095542A

JP2014095542A - 高速乾燥パドルドライヤーの制御方法

Info

Publication number: JP2014095542A
Application number: JP2012261667A
Authority: JP
Inventors: Mizuo Muramatsu; 瑞夫村松; Katsunori Miyazawa; 克徳宮澤
Original assignee: MURAMATSU FUSO SETSUBI KOGYO KK
Current assignee: MURAMATSU FUSO SETSUBI KOGYO KK
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-22

Abstract

【課題】容器の中身をほぼ正確に認識できるセンサーと制御プログラムによって詰まり・等のトラブルを予防するパドルドライヤーを提供する。
【解決手段】鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造のパドルドライヤーにおいて、前記上板３０の上部に、前記乾燥室３６の内部を垂直に貫く汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータと、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータとを制御装置４６で計算して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動を指令する。
【選択図】図１

Description

本発明は汚泥等含水物を焼却炉の廃熱を利用して、省エネルギー的に高速乾燥させ燃料や肥料等の有用な材に加工するパドルドライヤーの制御方法に関する。

汚泥等含水物には、家庭排出生ゴミ、し尿処理場の沈殿物、産業排出沈殿物、畜産排出糞類等、一般的に水分を５０％以上含んでおり貯蔵や運搬が困難であるが、乾燥させて軽量化し、もしくは粒状化・粉体化すれば燃料、肥料や建材にリサイクルできる。

パドルドライヤーについては、筒状の容器の中に汚泥等含水物を入れて、熱を加えて回転乾燥する基本方式が知られているが制御のセンサーによいものが見当たらず、制御プログラムのよい物できず、よって安全で高速処理ができなかった。
（例えば、特許文献１参照）。

パドルドライヤーは所望する品質を安定的に効率よく得ようと各種の工夫がされてきた。しかし、汚泥は不均一であり、装置は２重壁で高温汚泥の容器の中身が見えないため、その汚泥状態を推測して対処するのには限界があり、一旦詰まってしまうと装置ごと廃棄物になっていた。

特開２０１２−１３７２７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、パドルドライヤーの容器の中身をほぼ正確に認識できる制御のセンサーと危機に強い制御プログラムによって詰まり・焼付き・火災等のトラブルを予防し、所望する高品質の有用物を安定的に得る方法が求められていた。

また、その方法は汚泥の不均一性件に柔軟に対応できると共に、低コストで実現できなければならない。

この課題にたいして、鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造のパドルドライヤーにおいて、前記上板３０の上部に、前記乾燥室３６の内部を垂直に貫く汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータと、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータとを制御装置４６で計算して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動を指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法とすることで主要な解決ができる。

さらにまた、制御装置４６は、汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータから、主として、投入スクリューコンベア４５の駆動を計算指令するようプログラムし、主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータから、主として、排出スクリューコンベア４４の駆動を計算指令するようプログラムし、Ｕ字断面空間３８には熱風の温度を検出して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動の最適化を計算指令するようプログラムし、所望する乾燥度、所望する排出スクリューコンベア４４の速度をマニュアル入力して最適化を計算指令するようプログラムするのがよい。汚泥上面センサー６０は、マイクロ波を汚泥上面に向けて発射して、反射して戻ってくるまでの時間差により汚泥上面ＤＬデータとする形式のものがてきしている。

前述のような手段をとることにより、パドルドライヤーの容器の中身をほぼ正確に認識できる制御のセンサーと危機に強い制御プログラムによって詰まり・焼付き・火災等のトラブルを予防し、所望する高品質の有用物を安定的に得る方法を得ることができた。

また、その方法は汚泥の不均一性件に柔軟に対応できると共に、比較的低コストで実現できた。

本発明のパドルドライヤーの実施例を示す中央断面図である。本発明の図１のＡ−Ａ矢視断面図である。本発明の図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。本発明の図１のＢ−Ｂ矢視断面図の別の実施例図である。本発明で使用する汚泥上面センサーの側面図である。汚泥上面センサーの作用を示す図である。

本発明は現場において数値計算をし、試行錯誤しながら、制御装置を最適化したものである。以下実施例として詳細に開示していく。

図１、図２、図３により、本発明のパドルドライヤー１０の基本構成を説明する。
鉄枠基台２０はパドルドライヤー１０の高さを調整し、地面に固定するものでアングル鋼材が使われる。その上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで主要部である乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成する。主要部の板材は全てＳＵＳ３０４鋼板の厚さ５ｍｍを使用して耐久性を増している。外気に触れる上板３０と外板３２と側板３３の外側は、炉材用耐熱ウールまたはロックウールを巻いて薄板で止め、放熱を最小にしている。
Ｕ字断面空間３８には熱風を通すことで内板３１を加熱し、乾燥を促進する。Ｕ字断面空間３８の内部は、随所に柱や導風板を溶接して間隔を保っている。

乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０は、鉄枠基台２０に設けた主軸駆動用モーターＭＰの回転を減速機２１で大きく減速し、さらに駆動スプロケット２２、駆動チェン２３、従動スプロケット２４を介して減速して、３０ｒｐｍ〜１２０ｒｐｍで回転させている。また主軸駆動用モーターＭＰは１５ｋｗ、可変速であるインバーター型を用いる事が多い。汚泥等含水物は乾燥が進むと粘性が増し主軸４０は大きなトルクを受けることから、ガス管１５０Ａ（内径１５０ｍｍ）でＳＵＳ３０４を用いている。主軸４０を支持する主ベアリング２５もまた耐熱で大容量のものにしている。

主軸４０には２０本程のパドル４１を設けて内板３１の内側を回転させ、スクレーパー半径は８００ｍｍとした。
必然的であるが内板３１の形状もＵ字型であるのが特徴であり、下部は半円筒の樋で、上部は垂直に開いている。
汚泥等含水物の汚泥上面線ＤＬは、供給口１１に投入された水分の多い汚泥が投入スクリューコンベア４５から乾燥室３６に入れられて形成されていくものである。図では、上流から下流にむけて乾燥の程度によって少しずつ下げて描いているが、実際には、汚泥はパドル４１、アーム４２、スクレーパー４３によって掻き回されるから風入口１２から送り込まれた２５０℃程度の熱風によって沸騰し、煮えたぎった状態になっている。
しかし、この汚泥上面線ＤＬは危機管理や処理能力と性能を決定する極めて重要な高さの線であるから、高熱の内部をのぞき見ることはできないが、計測しなければならない。

内板３１の下流位置の底部には、Ｕ字断面空間３８を貫いて、排出モーターＭＯによって動作する排出スクリューコンベア４４を設けている。排出スクリューコンベア４４の入口がＵ字断面空間３８を貫いていることは、加熱収縮状態を維持していて、詰まり・焼付きなどの不具合が生じにくい。

また、投入側板３３に、排出モーターＭＩによって動作する投入スクリューコンベア４５を設けていて、さらに投入スクリューコンベア４６は横並びダブル形式であることは投入汚泥等が主軸４０をまたいで落下するので広がりがよい。投入スクリューコンベア４５は排出スクリューコンベア４４に較べて、送り量がおよそ２倍必要であるから、同じサイズのスクリューでよい。

前記上板３０の上部に、前記乾燥室３６の内部を垂直に貫く汚泥上面センサー６０が設けてある。汚泥上面センサー６０は荒れ狂う汚泥上面ＤＬデータを計測して汚泥上面センサーの制御情報入力ライン５０を介して制御装置４６に送る。
また、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータを主軸駆動用モーターの負荷電流情報入力ライン５１を介して制御装置４６に送る
制御装置４６ではプログラム計算して投入モーター駆動情報ライン５２と排出モーター駆動情報ライン５３を介して投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動を指令する。

図４は、汚泥上面センサー６０は汚泥上面センサーのシャフト６１の下部に汚泥上面センサーの重錘６２があって通常では垂直が保たれているが、汚泥の粘度によって汚泥上面センサーのシャフト６１が曲げられる恐れがある時には、内板３１から汚泥上面センサーのホルダー６６を樹立させて、垂直性を保持することが行われる。

制御装置４６のプログラムは、汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータから、主として、投入スクリューコンベア４５の駆動を計算指令するようプログラムしておくことが重要である。汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータは、ややもすると乾燥室３６を詰まらせる危険があるから、データの異常にたいして安全サイドの投入スクリューコンベア４５の駆動停止を指令するようにすべきである。

制御装置４６のプログラムは、主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータから、主として、排出スクリューコンベア４４の駆動を計算指令するようプログラムしておくことが重要である。主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータは、ややもすると乾燥室３６内の焼付きを発生させる危険があるから、データの異常にたいして安全サイドの投入スクリューコンベア４５の駆動停止と排出スクリューコンベア４４のフル駆動を指令するようにすべきである。

制御装置４６のプログラムは、Ｕ字断面空間３８には熱風の温度を検出して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動の最適化を計算指令するようプログラムしておくことが高速乾燥を促進するため重要である。乾燥のエネルギーの全てはＵ字断面空間３８には熱風の温度であり、一般には２５０℃で設計しているが、焼却炉等の都合で大きく変動することがある。熱風の温度があらかじめ分かれば前もって投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動の対応が可能となる。

制御装置４６のプログラムは、所望する乾燥度、所望する排出スクリューコンベア４４の速度をマニュアル入力して最適化を計算指令するようプログラムするのがよい。乾燥汚泥の用途によって、乾燥度と必要量はさまざまである。完全自動運転するには欠かせない機能となる。

本発明において、制御装置４６のプログラムは、汚泥上面センサー６０のデータは欠かすことが出来ない。各種の汚泥上面センサー６０を試験したが、実用になったのは図５であった。図５の汚泥上面センサー６０は、前記上板３０の上部に、汚泥上面センサーのベース６５を付け、その上に汚泥上面センサーの要部６３を配置し、要部６３から汚泥上面センサーのシャフト６１を垂直に垂らす。シャフト６１の下端には汚泥上面センサーの重錘６２を付けている。
汚泥上面センサーの要部６３はマイクロ波を汚泥上面に向けて発射して、反射して戻ってくるまでの時間差により汚泥上面ＤＬデータとするコンピュウターが組み込まれている。コンピュウターの出力は、汚泥上面センサーのコネクター６４から汚泥上面センサーの制御情報入力ライン５０を介して制御装置４６にとどけられる。

図６は、汚泥上面センサーの要部６３はマイクロ波を汚泥上面に向けて発射して、反射して戻ってくるまでのノイズを含む電波の強さを表している。矢印が時間差のピークを捕らえたことを示している。前述のように、汚泥上面ＤＬデータは安定して得られるものではなく、コンピュウターは平均的に処理する方式をとっている。この方式はレーダーと呼ばれている。

本発明は現場において、試行錯誤しながら、制御装置を改良していったものである。
装置の大きさにはあまり関係なく産業上に利用可能であると考えている。

１０パドルドライヤー
１１供給口
１２風入口
１３風出口
１４排出口
２０鉄枠基台
２１減速機
２２駆動スプロケット
２３駆動チェン
２４従動スプロケット
２５主ベアリング
３０上板
３１内板
３２外板
３３投入側板
３４排出側板
３６乾燥室
３８Ｕ字断面空間
４０主軸
４１パドル
４２アーム
４３スクレーパー
４４排出スクリューコンベア
４５投入スクリューコンベア
４６制御装置
５０汚泥上面センサーの制御情報入力ライン
５１主軸駆動用モーターの負荷電流情報入力ライン
５２投入モーター駆動情報ライン
５３排出モーター駆動情報ライン
６０汚泥上面センサー
６１汚泥上面センサーのシャフト
６２汚泥上面センサーの重錘
６３汚泥上面センサーの要部
６４汚泥上面センサーのコネクター
６５汚泥上面センサーのベース
６６汚泥上面センサーのホルダー
Ｉ主軸駆動用モーターの負荷電流
ＤＬ汚泥上面
ＭＰ主軸駆動用モーター
ＭＩ投入モーター
ＭＯ排出モーター

Claims

鉄枠基台２０の上部に、上板３０と内板３１と外板３２と投入側板３３と排出側板３４とで、乾燥室３６とその外周を覆ってＵ字断面空間３８を形成し、乾燥室３６の内部を水平に貫く主軸４０には複数のパドル４１を設けて回転させ、Ｕ字断面空間３８には熱風を通す構造のパドルドライヤーにおいて、前記上板３０の上部に、前記乾燥室３６の内部を垂直に貫く汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータと、前記主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータとを制御装置４６で計算して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動を指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
請求項１において、前記制御装置４６は、汚泥上面センサー６０が発する汚泥上面ＤＬデータから、主として、投入スクリューコンベア４５の駆動を計算指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
請求項１において、前記制御装置４６は、主軸４０を回転さすエネルギー源である主軸駆動用モーターＭＰの負荷電流Ｉデータから、主として、排出スクリューコンベア４４の駆動を計算指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
請求項１において、前記制御装置４６は、Ｕ字断面空間３８には熱風の温度を検出して、投入スクリューコンベア４５の駆動と排出スクリューコンベア４４の駆動の最適化を計算指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
請求項１において、前記制御装置４６は、所望する乾燥度と所望する排出スクリューコンベア４４の速度をマニュアル入力して最適化を計算指令する高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。
請求項１において、前記汚泥上面センサー６０は、マイクロ波を汚泥上面に向けて発射して、反射して戻ってくるまでの時間差により汚泥上面ＤＬデータとする高速乾燥パドルドライヤーの制御方法。