JP2015004475A - Operation control method for woody pellet burner dryer device for clean water producing soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、浄水処理により生じた浄水発生土を加熱・乾燥することにより、環境負荷を増すことなしに経済的に効率よくその含水率調整や種子類の発芽抑制、雑菌等の消毒を行い、園芸用資材等として再利用可能な有価物を経済的に得ることを可能にした新規な浄水発生土用木質ペレットバーナ乾燥システムに関するものである。 The present invention, by heating and drying the purified water generated by the water purification treatment, economically and efficiently without increasing the environmental load, germination control of seeds, disinfection of germs, etc., The present invention relates to a novel water purification generation wood pellet burner drying system that makes it possible to economically obtain valuable materials that can be reused as horticultural materials.
一般に、浄水場に於ける浄水プロセスでは、先ず、取水した河川表流水に凝集剤を添加して濁度成分であるシルトや病原虫等を凝集させ、微細なフロックとする。次に、フロックを含む原水を沈澱工程と濾過工程に於いて処理し、上記フロックを含む原水からフロックを除去すると共に、沈澱・濾過処理後の清浄水を配水池へ送り貯留する。 In general, in a water purification process at a water purification plant, first, a flocculant is added to the river surface water taken to agglomerate silt or pathogenic insects as turbidity components to form fine flocs. Next, the raw water containing flocs is treated in the precipitation step and the filtration step, the flocs are removed from the raw water containing the flocks, and the clean water after the precipitation / filtration treatment is sent to the reservoir and stored.
また、沈澱・濾過工程で分離・回収されたフロックは、汚泥濃縮工程で濃縮されたあと、固液分離工程で水とケーキ(浄水発生土)に分離され、ケーキが所謂浄水発生土として回収される。
尚、上記固液分離工程には、機械脱水処理方式と天日乾燥処理方式とが多く利用されており、前者の機械脱水処理方式により分離されたケーキは脱水ケーキと、また、後者の天日乾燥処理方式により分離されたケーキは天日ケーキと夫々呼ばれている。
The flocs separated and recovered in the precipitation / filtration process are concentrated in the sludge concentration process and then separated into water and cake (purified water generation soil) in the solid / liquid separation process, and the cake is recovered as so-called purified water generation soil. The
In the solid-liquid separation process, the mechanical dehydration method and the sun drying method are often used. The cake separated by the former mechanical dehydration method is the dehydrated cake and the latter sun light. The cakes separated by the drying method are called sun cakes.
上記固液分離工程で分離されたケーキは、河川水に含まれる多種類の肥沃な成分を含有する土壌であり、各種のミネラル成分が豊富で透水性や通気性にも優れ、植物育成用培地等として農業や園芸等の分野に於ける再利用に適した土壌である。 The cake separated in the solid-liquid separation step is a soil containing many kinds of fertile components contained in river water, rich in various mineral components, excellent in water permeability and air permeability, and a plant growth medium. As such, it is suitable for reuse in fields such as agriculture and horticulture.
そのため、浄水発生土(ケーキ)の再利用に関しては従前から広く開発研究が進められており、特に、機械脱水処理方式により分離された脱水ケーキは、形状のみならず含水率等の性状がほぼ一定且つ均一であるため、園芸関係用土壌材や運動グランド用土壌材等としての再利用が比較的容易であり、広く実用に供されている(特許文献1等)。
しかし、脱水処理工程が機械脱水処理であるため、消費電力や脱水処理施設の耐用年数、施設の運転管理等の点で天日乾燥処理方式の場合に比較して一般的に不利であり、特に再利用に於ける経済性に劣ると云う問題がある。
For this reason, extensive research has been conducted on the reuse of clean water-generated soil (cake). In particular, dehydrated cakes separated by mechanical dehydration method have almost constant properties such as moisture content. And since it is uniform, it can be reused as a soil material for horticultural purposes, a soil material for exercise grounds, etc., and is widely used in practice (
However, since the dehydration process is a mechanical dehydration process, it is generally disadvantageous compared to the case of the sun drying process method in terms of power consumption, the service life of the dehydration facility, the operation management of the facility, etc. There is a problem that it is inferior in economical efficiency in reuse.
これに対して、天日乾燥処理方式による固液分離は、比較的広面積の天日乾燥池を必要とするものの、消費動力や耐用年数、保守管理の容易性等の点で機械脱水処理方式に比較して多くの優れた利点を有している。そのため、これ等の利点を生かした効率的且つ経済的な天日ケーキの再利用技術の開発が強く要望されている。 In contrast, solid-liquid separation using the sun drying method requires a relatively large area of the sun drying pond, but the mechanical dehydration method is used in terms of power consumption, service life, ease of maintenance, etc. Compared to, it has many excellent advantages. Therefore, there is a strong demand for the development of an efficient and economical technique for reusing sun cake that takes advantage of these advantages.
ところで、天日乾燥池から搬出される天日ケーキは、一般にブロック状を呈しており、搬出時の形態(縦・横・厚寸法や、積層数等)が汚泥の乾燥状態や打込み回数等によって大きく変化する。その結果、天日ケーキにおいては、必然的に含水率が不均一となると共に、粒径や硬さ等も変動することになり、水分含有率や粒径等の安定した性状、品質の有価物が得られないと云う難点がある。
そのため、現実には、天日ケーキの有効利用の受け皿は、主にセメント産業等のみに限定されており、殆どの天日ケーキは、処理費用等の点から埋立処分に廻されているのが実状である。
By the way, the sun cake taken out from the sun drying pond is generally in the form of a block, and the form (vertical / horizontal / thickness, number of layers, etc.) at the time of unloading depends on the sludge drying condition and the number of times of placing. It changes a lot. As a result, in the sun cake, the water content is inevitably non-uniform, and the particle size and hardness also fluctuate, and stable properties such as moisture content and particle size, quality valuables There is a difficulty that cannot be obtained.
Therefore, in reality, the trays for the effective use of sun cakes are limited mainly to the cement industry, etc., and most sun cakes are sent to landfills in terms of processing costs. It's real.
上述のように、機械脱水処理方式に比較してエネルギー消費等の点で大幅に優れた天日乾燥処理方式によって得られた天日ケーキを有効利用するためには、再利用に供する天日ケーキの含水率や粒径等の安定化を図り、有価物としての品質を高める必要があり、天日ケーキに乾燥処理を施すことが必要要件となる。
しかし、天日ケーキの乾燥処理には熱エネルギー消費の点に多くの問題があり、そのため現実には、天日ケーキに乾燥等の処理加工を施してその品質を高め、付加価値を付けることにより有価物としての再利用を積極的に図ることを行なっている水道事業体は殆ど無く、天日ケーキの資源化は殆ど行われていない状況にある。
As described above, in order to effectively use the sun cake obtained by the sun drying method, which is significantly superior in terms of energy consumption compared to the mechanical dehydration method, the sun cake to be reused is used. It is necessary to stabilize the moisture content, particle size, etc., and improve the quality as a valuable material, and it is necessary to perform a drying treatment on the sun cake.
However, there are many problems with the heat energy consumption in the drying process of the sun cake, so in reality, the sun cake is processed by drying and so on to improve its quality and add value. Few water utilities are actively reusing them as valuable resources, and there is almost no recycling of sun cake.
尚、天日ケーキをロール式破砕機により破砕して破砕物の粒度を揃え、これをそのまま植物育成用培地等の有価物として再利用することが試みられている(特許文献2)。
しかし、当該特許文献2は単に破砕処理により破砕物の粒度を揃えるだけであり、加熱乾燥処理を行うことにより破砕した天日ケーキの品質を上げ、その付加価値を一層高めるようなことは全く考慮されていない。その上、上記破砕処理による天日ケーキの現実の再利用率は、高くても20%程度であり、所謂有効利用率が極めて低いと云う問題がある。
また、ブロック状天日ケーキの再利用の促進と云う観点から、衝撃せん断作用だけによる破砕でなく、回転刃と固定刃を備え、回転力による衝撃破砕と破砕後の固定刃との衝撃による再破砕の2段階破砕を行う構成とした破砕システムが開発されている(特許文献3)。
しかし、当該特許文献3においても、破砕した天日ケーキを加熱乾燥してその品質や付加価値を上げることについては、全く言及されていない。
An attempt has been made to recycle the sun cake as a valuable material such as a plant-growing medium by crushing the sun cake with a roll crusher to uniform the particle size of the crushed material (Patent Document 2).
However, the
In addition, from the viewpoint of promoting the reuse of the block-shaped sun cake, it is equipped with a rotary blade and a fixed blade, not just by impact shearing. A crushing system configured to perform two-stage crushing has been developed (Patent Document 3).
However, even in the
更に、天日ケーキの販路を拡げてその有効利用率や生産性を高めるためには、天日ケーキ内の混入種子の発芽抑制や雑菌類の消毒が必要であり、そのためには、天日ケーキの高温加燃処理が必須の要件となる。
しかし、従前のガスバーナや灯油バーナを用いた熱処理では、天日ケーキ内の水分蒸発に多量の熱エネルギーが必要になるため、燃料コストが上昇し過ぎると云う問題があり、これに加えて、燃焼時に生じたCO2により環境負荷が増加すると云う別の問題を生ずることになる。
また、環境負荷や省燃料資源等の点から、バイオマス燃料を用いたバーナ装置が開発されているが、当該バイオマス燃料を用いたバーナ装置は、主として蒸気ボイラや温水ボイラ用に開発されたものであり、天日ケーキ等の浄水発生土の乾燥用としての使用は全く考慮されていない(特許文献4)。
Furthermore, in order to expand the sales channel of sun cake and increase its effective utilization rate and productivity, it is necessary to suppress germination of mixed seeds in the sun cake and to disinfect germs. High temperature flammability treatment is an essential requirement.
However, the heat treatment using conventional gas burners and kerosene burners requires a large amount of heat energy to evaporate the water in the sun cake, causing a problem that the fuel cost increases too much. Occasionally, CO 2 causes another problem that the environmental load increases.
In addition, burner devices using biomass fuel have been developed from the viewpoints of environmental load and fuel-saving resources. However, burner devices using biomass fuel have been developed mainly for steam boilers and hot water boilers. There is no consideration at all for the use of drying water of purified water such as sun cake (Patent Document 4).
本発明は、従前の天日ケーキの資源化、即ち再利用可能な有価物への転換処理システムに於ける下記の如き問題、即ち、(イ) 天日ケーキの破砕処理加工のみでは、天日ケーキの付加価値を大幅に高めることが困難であり、その結果、天日ケーキの再利用範囲(販路)が極めて狭くなり、有価物としての利用率を高めることが出来ないこと、(ロ) 灯油やガスを熱源とする熱処理では、天日ケーキの資源化処理費の引き下げが図れないうえ、環境負荷の増加を招くこと、等の問題を解決せんとするものであり、燃料費や設備費、ランニングコスト等の大幅な削減が図れると共に、環境負荷の増加を生じることなしに天日ケーキに所望の加熱乾燥処理を安定して施すことができ、これにより、所望の粒径と一定の水分含有率を有し且つ種子類の発芽抑制及び雑菌類の消毒を行った高付加価値の有価物を経済的に得ることを可能にした浄水発生土用木質ペレットバーナ乾燥装置とその運転制御方法を提供するものである。 The present invention relates to the following problems in the conventional recycling of solar cake, that is, conversion into a reusable valuable material, namely, (a) only by crushing the solar cake, It is difficult to significantly increase the added value of cake, and as a result, the reuse range (sales channel) of sun cake becomes extremely narrow, and the utilization rate as a valuable resource cannot be increased. (B) Kerosene The heat treatment using gas or gas as a heat source cannot solve the problems such as reducing the cost of recycling the cake for the sun and increasing the environmental burden. Fuel costs, equipment costs, It is possible to significantly reduce running costs, etc., and to stably apply the desired heat-drying treatment to the sun cake without causing an increase in environmental load. Seeds with a rate The present invention provides a wood pellet burner drying apparatus for generating purified water and a method for controlling the operation thereof, which can economically obtain high-value-added valuable materials in which germination control and germs disinfection are performed.
本願発明者等は、先に、天日ケーキの粒径を揃えてその有効利用を促進するために天日ケーキの破砕システム(特許文献3)を開発すると共に、所謂カーボンニュートラル特性を備えることにより、環境負荷の増加防止を可能とした木質ペレットを燃料とする燃焼装置(特許文献4)を開発し、これを公開している。
本願発明は、上記天日ケーキの破砕システム及び木質ペレット燃焼装置の開発及び実施化の過程に於いて創案されたものであり、天日乾燥処理方式により濃縮汚泥から分離した浄水発生土(天日ケーキ)を破砕し、木質ペレット燃焼装置からの燃焼ガスにより加熱・乾燥することにより、所望の粒径及び水分含有率であって種子類や雑菌類を完全に死滅せしめた有価物(天日ケーキ)をより経済的に高能率で得ることを着想した。
The inventors of the present application have previously developed a sun cake crushing system (Patent Document 3) in order to promote the effective use of the sun cake with the same particle size, and by providing so-called carbon neutral characteristics. In addition, a combustion device (Patent Document 4) that uses wood pellets as fuel that can prevent an increase in environmental load has been developed and disclosed.
The present invention was devised in the course of the development and implementation of the above-mentioned sun cake crushing system and wood pellet combustion apparatus, and the purified water generation soil (sun sun) separated from the concentrated sludge by the sun drying method. Cake) is crushed, heated and dried with the combustion gas from the wood pellet combustor, and has a desired particle size and moisture content, and is a valuable material that has completely killed seeds and germs (sun cake) ) Was more economically efficient.
本願発明は、本願発明者等の上記着想を基にして創作されたものであり、特に、天日ケーキの高付加価値を有する有価物への転換処理に於ける低い環境負荷と高い経済性、高精度な加熱乾燥温度の制御性、高い安全性の確保、維持管理の容易性等の達成を主な課題として、図10に示すような乾燥実験装置を用いた天日ケーキの乾燥試験を行い、(イ)天日ケーキ投入量やドラム回転数と乾燥後のケーキ温度の関係、(ロ)乾燥機出口排ガス温度と乾燥後の天日ケーキ温度との関係、(ハ)乾燥後の天日ケーキ温度と天日ケーキ含水率や投入熱量の関係等を調査した。 The present invention was created based on the above idea of the inventors of the present application, and in particular, low environmental load and high economic efficiency in the conversion process of sun cake to high-value valuables, With the main tasks of achieving high-precision control of the heating and drying temperature, ensuring high safety, ease of maintenance, etc., we conducted a sun cake drying test using a drying experiment apparatus as shown in FIG. (B) Relation between the amount of sun cake input and drum rotation speed and cake temperature after drying, (b) Relation between exhaust gas temperature at the outlet of the dryer and sun cake temperature after drying, (c) Sun after drying The relationship between the cake temperature, the moisture content of the sun cake and the input heat amount was investigated.
尚、図10の実験装置による試験では、投入する天日ケーキKの含水率38.6〜45.2%(岡山市三野浄水場の天日ケーキ)、天日ケーキの投入量170kg/h及び340kg/h、乾燥機ドラム61の回転数2rpm及び4rpm、投入天日ケーキKの粒径20mm未満、乾燥後の天日ケーキKa の温度80℃、推定滞留時間15分(2rpm)とした。
また、乾燥機ドラム61は長さ4500mm、直径750mmとし、温度計62aには熱電対を用いると共に、灯油バーナ60をON・OFF制御して、排ガス温度を設定温度に保持する構成とし、レーザー放射温度計62bにて乾燥後の天日ケーキ温度を計測した。尚、図10において、61aは排ガス出口、61bは乾燥物出口、61cは空気吸入口、62は温度設定器、63はバーナON-OFF制御器、Gは熱風、Goは排ガス、Kは天日ケーキ、Kaは乾燥物である。
In addition, in the test by the experimental apparatus of FIG. 10, the moisture content of the sun cake K to be charged is 38.6 to 45.2% (sun cake at the Mino Water Purification Plant in Okayama City), the amount of sun cake input is 170 kg / h, and 340 kg / h,
The
表1は、上記実験装置による試験結果を示すものであり、これ等の試験データから、(イ)天日ケーキ投入量と乾燥後の天日ケーキ温度との間には高い相関関係があり、天日ケーキ投入量は乾燥後天日ケーキ(乾燥物)の温度を制御する重要な因子であること、(ロ)ドラム回転数は、乾燥物温度を制御する因子としての重要性が低いこと、(ハ)乾燥物温度は、乾燥物の含水率の制御因子として重要なものであること、(ニ)乾燥機出口排ガス温度と乾燥物温度の間には相関関係があり、乾燥機出口排ガス温度は乾燥物温度の重要な制御因子であること、(ホ)乾燥機出口排ガス温度は投入熱量により制御可能なこと、等が判明した。 Table 1 shows the test results by the above experimental apparatus. From these test data, (a) there is a high correlation between the input amount of the sun cake and the sun cake temperature after drying, The amount of input of the sun cake is an important factor for controlling the temperature of the sun cake (dried material) after drying, and (b) the drum rotation speed is less important as a factor for controlling the temperature of the dry product, C) The dry matter temperature is an important control factor for the moisture content of the dry matter, and (d) there is a correlation between the exhaust gas temperature at the outlet of the dryer and the temperature of the dry matter. It became clear that it was an important control factor of dry matter temperature, and (e) that the exhaust gas temperature at the outlet of the dryer could be controlled by the amount of heat input.
即ち、回転ドラム型乾燥機を用いた天日ケーキの乾燥処理に於いては、少なくとも下記のイ及びロのような制御システムを必要とすることを知得した。
イ 乾燥機の排ガス出口の排ガス温度を設定指標として、天日ケーキの供給量を制御 することが可能なこと。
何故なら、乾燥機排ガス出口の排ガス温度は乾燥物温度と相関関係があり、且つ 乾燥物温度は、殺菌及び含水量調整と相関関係を有するからである。
ロ 乾燥物の温度を設定指標として、乾燥機への投入熱量(即ち、バーナの発生熱 量)を制御することが可能なこと。
何故なら、乾燥物温度は、殺菌及び含水率調整と相関関係があり、且つ天日ケー キの含水率及び投入量は、投入熱量と相関関係を有するからである。
In other words, it has been found that the sun cake drying process using a rotary drum dryer requires at least the following control systems (a) and (b).
B) It is possible to control the supply amount of sun cake using the exhaust gas temperature at the exhaust gas outlet of the dryer as a setting index.
This is because the exhaust gas temperature at the outlet of the dryer exhaust gas has a correlation with the dry matter temperature, and the dry matter temperature has a correlation with sterilization and water content adjustment.
B) It is possible to control the amount of heat input to the dryer (ie, the amount of heat generated by the burner) using the temperature of the dried product as a setting index.
This is because the dry matter temperature correlates with sterilization and moisture content adjustment, and the moisture content and input amount of the sun cake have a correlation with the input heat amount.
また、前記表1の実測データから概略的に水分の蒸発熱量を算出し、ここから必要な投入熱量等を算出した。下記の表2はその結果を示すものである。 In addition, the amount of heat of evaporation of water was roughly calculated from the actually measured data in Table 1, and the necessary amount of input heat and the like were calculated therefrom. Table 2 below shows the results.
水の顕熱+潜熱は、610kcal/kg(一定)とした。
バーナ排ガスの比熱は0.315kcal/Nm3・℃(一定)とした。
The sensible heat + latent heat of water was 610 kcal / kg (constant).
The specific heat of the burner exhaust gas was 0.315 kcal / Nm 3 · ° C (constant).
上記表2より、例えばrun4(試料含水率42%、天日ケーキ投入量360kg/h、ドラム回転数2rpm)においては、乾燥物温度が種子類の発芽抑制及び雑菌消毒の基準と設定した乾燥物温度80℃を上回る100℃であることから、乾燥物温度を80℃と仮定した時には、算定投入量134,784kcal/hの80%(80%/100℃)である107,827kcal/hを必要とすることになる。いまここで、実証プラントの能力を300kg/hであるとすると、必要熱量は107,827kcal/h の83%(300kg/h÷360kg/h)の89,855kcal/hとなる。
From Table 2 above, for example, in run4 (
その結果、含水率42%以上の高含水率(比例計算で47.6%→岡山市三野浄水場の天日ケーキ)に対応できるようにするためには、木質ペレットバーナの能力を100,000kcal/hとする必要があり、また、逆に含水率25%(岡山市旭東浄水場の天日ケーキを想定)であれば、比例計算で処理能力が560kg/hとなることが判明した。 As a result, in order to be able to cope with a high moisture content of 42% or more (47.6% by proportional calculation → sun cake of Okayama Mino water purification plant), the capacity of the wood pellet burner is 100,000 kcal / h. On the other hand, if the water content is 25% (assuming the sun cake of Asahi Higashi Water Treatment Plant in Okayama City), it is found that the processing capacity is 560kg / h by proportional calculation.
また、木質ペレットの燃焼速度は、ガスや油燃料に比べて非常に遅いため、燃焼量を早く制御することができない。そのため、ペレット供給量制御により発生熱量を調整し、発生した熱風温度を比較的制御が早い希釈空気量にて調整して乾燥機へ送風することにより、乾燥機出口の排ガス温度を制御することが必要になることを知得した。
更に、乾燥機出口の排ガス量は、燃焼量と希釈空気量により常に変化するため、乾燥機内圧を一定に制御し、乾燥機内からの排風量の制御が必要になることを知得した。
In addition, the burning rate of the wood pellets is much slower than that of gas or oil fuel, so the amount of combustion cannot be controlled quickly. Therefore, it is possible to control the exhaust gas temperature at the outlet of the dryer by adjusting the amount of generated heat by controlling the pellet supply amount, adjusting the generated hot air temperature with the amount of diluted air that is relatively quickly controlled, and blowing it to the dryer. I knew that I needed it.
Furthermore, since the amount of exhaust gas at the outlet of the dryer always changes depending on the amount of combustion and the amount of diluted air, it has been found that it is necessary to control the internal pressure of the dryer to be constant and to control the amount of exhaust air from the dryer.
本願発明は、上述の如き基礎実験の結果とその分析から知得した各種の知識に基づいて創案されたものであり、請求項1の本願装置発明は、木質ペレットを燃料とする熱風炉本体と、木質ペレット供給用のスクリューフィーダと、熱風炉本体出口の熱風温度検出器と、熱風炉本体内への希釈空気供給用送風機とを備えた熱風発生用の木質ペレットバーナユニット1と,所定の傾斜角でもって回転自在に支持され、一側から前記高温熱風が供給されると共に他側から浄水発生土が供給される乾燥機本体と、乾燥機本体排ガス出口の排ガス温度検出器と、浄水発生土の押込みスクリューと、乾燥機本体内の圧力調整用排風機とを備えた浄水発生土乾燥用の乾燥機ユニット2とから構成したことを発明の基本構成とするものである。
The present invention was invented based on the results of the basic experiment as described above and various knowledge obtained from the analysis thereof, and the present invention of the present invention comprises a hot stove main body using wood pellets as fuel, A wood
また、上記木質ペレットバーナユニット1は、着火用の灯油バーナと、燃焼空気供給用送風機と、消化水供給機構と、灰受け箱と、ペレット供給遮断用ダンパと、ペレット押込み送風機とを備えたものが望ましい。
The wood
更に、乾燥機ユニット2は、ドラム型乾燥機本体に、乾燥機本体内圧の検出器と、乾燥物出口に設けた重量ダンパと、乾燥機本体の傾斜角度調整機構とを備えたものが望ましい。
Further, it is desirable that the
前記浄水発生土は、天日ケーキとすると共に、乾燥機本体へ供給する天日ケーキの外径又は縦・横・厚の夫々を少なくとも20〜30mm以下の大きさとしたものが望ましい。 The water-purifying soil is preferably a sun cake, and the sun cake supplied to the dryer body has an outer diameter or a length, width, thickness of at least 20 to 30 mm or less.
請求項5の本願方法発明は、請求項1の浄水発生土の木質ペレットバーナ乾燥装置に於いて、乾燥機本体の出口側排ガス温度を所定温度に保持するように熱風炉本体へのペレット供給量をフィードバック制御すると共に、熱風炉本体からの熱風温度を所望温度に保持するように熱風炉本体への希釈空気供給量をフィードバック制御し、更に、乾燥機本体の内圧を所定の圧力に保持するように乾燥機本体からの排風量をフィードバック制御することにより、乾燥後の浄水発生土の温度を80℃以上に保持する構成としたものである。
The method of the present invention according to
また、乾燥機本体の排ガス出口温度を100〜150℃とすると共に、熱風炉本体からの熱風温度を150〜200℃とするのが望ましい。 Moreover, it is desirable that the exhaust gas outlet temperature of the dryer main body is 100 to 150 ° C, and the hot air temperature from the hot stove main body is 150 to 200 ° C.
更に、浄水発生土を天日ケーキとすると共に、熱風発生炉本体への燃焼空気供給量、乾燥機本体への天日ケーキ供給量及び乾燥機本体の回転数を所望の値に設定調整できるようにするのが望ましい。 Furthermore, while making the purified water generation soil into a sun cake, the amount of combustion air supplied to the hot air generator main body, the amount of sun cake supplied to the dryer main body and the rotation speed of the dryer main body can be set and adjusted to desired values. It is desirable to make it.
本願装置発明に於いては、木質ペレットを燃料として熱風炉本体内で高温熱風を発生する木質ペレットバーナユニットと、傾斜姿勢で配設した回転ドラム型回転機本体を主体とする乾燥機ユニットとを組み合せ、高温熱風と浄水発生土を乾燥機本体内で対向させて浄水発生土を加熱乾燥する構成としているため、再生燃料の使用により極めて経済的に、しかも環境負荷の増加を招来することなしに、種子の発芽抑制や雑菌の消毒に必要な80℃以上の温度に加熱、乾燥した高品質の乾燥物(乾燥浄水発生土)を得ることができる。 In the present invention, a wood pellet burner unit that generates high-temperature hot air in a hot-blast furnace main body using wood pellets as fuel, and a dryer unit mainly composed of a rotating drum type rotating machine main body arranged in an inclined posture. Combined with the configuration, high-temperature hot air and purified water generation soil are opposed to each other in the dryer body, and the purified water generation soil is heated and dried, so the use of regenerated fuel is extremely economical and does not increase the environmental load. In addition, it is possible to obtain a high-quality dried product (dried water from which purified water has been generated) that has been heated and dried to a temperature of 80 ° C. or higher, which is necessary for inhibiting germination of seeds and disinfecting various bacteria.
また、乾燥機本体に被乾燥物供給用のスクリューフィーダを設けると共に、乾燥物を重量ダンパを介して外部を排出する構成としているため、乾燥機本体の密閉性が向上し、高い温度制御性を得ることができる。 In addition, since the dryer body is provided with a screw feeder for supplying the material to be dried, and the dried material is discharged outside through the weight damper, the hermeticity of the dryer body is improved and high temperature controllability is achieved. Can be obtained.
更に、ペレット供給系統に取り付けた温度センサの検知信号により遮断ダンパを閉鎖すること、及び電磁弁の開放により消火水タンクより水を放出すること等により、ペレットサービスサイロへの逆火を完全に防止することができ、高い安全性を確保することができる。 Furthermore, backfire to the pellet service silo is completely prevented by closing the shut-off damper by the detection signal of the temperature sensor attached to the pellet supply system and releasing water from the fire-extinguishing water tank by opening the solenoid valve. It is possible to ensure high safety.
本願方法発明に於いては、乾燥機本体出口の排ガス温度により熱風発生炉本体への木質ペレット燃料の供給量をフィードバック制御すると共に、熱風発生炉本体出口の熱風温度により希釈用空気供給量をフィードバック制御し、また、乾燥機本体の内圧により排風量を調整することにより、浄水発生土を80℃以上の温度下で加熱、乾燥する構成としているため、乾燥機本体の出口排ガス温度に基づいて、簡単な構成の制御システムでもって乾燥後の被処理場の種子による発芽抑制や雑菌等の消毒を確実に、しかも安全に行うことができる。 In the method invention of the present application, the feed amount of the wood pellet fuel to the hot air generating furnace main body is feedback controlled by the exhaust gas temperature at the dryer main body outlet, and the dilution air supply amount is fed back by the hot air temperature at the hot air generating furnace main body outlet. Control and adjust the exhaust air volume by the internal pressure of the dryer body, so that the purified water generation soil is heated and dried at a temperature of 80 ° C. or higher, based on the outlet exhaust gas temperature of the dryer body, With a control system having a simple configuration, germination suppression and germ disinfection by seeds in the treatment area after drying can be reliably and safely performed.
図1は、本発明に係る浄水発生土の木質ペレットバーナ乾燥装置の構成概要を示す説明図であり、図2は、図1の木質ペレットバーナ乾燥装置を適用した浄水発生土リサイクルプラントの構成概要図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration outline of a wood pellet burner drying apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration outline of a water purification soil recycling plant to which the wood pellet burner drying apparatus of FIG. 1 is applied. FIG.
図1を参照して、本発明の木質ペレットバーナ乾燥装置Aは、木質ペレットバーナユニット1と乾燥機ユニット2とからその主要部が構成されており、これに、集塵機ユニット4と制御盤ユニット3等が付設されている。そして、乾燥機ユニット2の天日ケーキ投入口2aへ投入された被処理物(天日ケーキ)Bは、乾燥機ユニット2内を矢印イ方向に流動する間に、木質ペレットバーナユニット1からの高温熱風Cにより加熱・乾燥され、乾燥物排出口2bより外部へ搬出されて行く。
Referring to FIG. 1, the wood pellet burner drying apparatus A of the present invention is mainly composed of a wood
尚、当該木質ペレットバーナ乾燥装置Aは、図2に示すように、通常その前段及び後段に天日ケーキ破砕ユニット5及び袋詰ユニット6を連結した状態で使用に供される。即ち、木質ペレットバーナ乾燥装置Aの乾燥機ユニット2へ天日ケーキ置物Dから、コンベアE1、破砕機5a、コンベアE2、解砕供給機5b、コンベアE3から成る破砕機ユニット5を介して、所定の粒度の被処理物Bが予め定めた供給量でもって連続的に供給される。
また、乾燥機ユニット2の天日ケーキ排出口2bから排出された乾燥処理済みの乾燥物(天日ケーキ)B´は、コンベアE4、E5を介して袋詰機ユニット6へ搬送され、ここで乾燥処理した天日ケーキが袋詰めされ、製品(有価物)Fとして出荷されて行く。
In addition, as shown in FIG. 2, the said wood pellet burner drying apparatus A is normally used in the state which connected the sun
Also, the dried dried product (sun cake) B ′ discharged from the sun
図3は、本発明に係る木質ペレットバーナ乾燥装置Aの平面図、図4はその正面図、図5は右側面図であり、図3〜図5に於いて1は木質ペレットバーナユニット、2は乾燥機ユニットであり、前記図1に記載の集塵機ユニット3及び制御盤ユニット4等は省略されている。
3 is a plan view of a wood pellet burner drying apparatus A according to the present invention, FIG. 4 is a front view thereof, FIG. 5 is a right side view thereof, and in FIGS. 3 to 5, 1 is a wood pellet burner unit, 2 Is a dryer unit, and the
前記木質ペレットバーナユニット1は、後述する図6に示されているように、熱風炉本体7、バーナ7a、サービスサイロ8、オイルタンク9、ノズルチップ10、灰受け箱11、シロッコファン12等を備えており、熱風炉本体7及び内で発生した高温熱風Cをダクト7cを通して乾燥機ユニット2へ供給する。
尚、木質ペレットバーナユニット1の構成部材の詳細は後述の図6を用いて詳細に説明する。
The wood
In addition, the detail of the structural member of the wood
前記乾燥機ユニット2は回転ドラム型乾燥機本体13を支持架台14上に回転自在に支持した構成となっており、回転駆動用モータ15により1〜5rpmの回転速度で回転駆動される。
また、当該乾燥機本体13は水平方向に対して2〜4度の傾斜角θをもって配設されており、バーナユニット1側(乾燥物排出口2b側)が下方に、天日ケーキBの投入口2a側が上方に夫々位置している。
更に、前記回転ドラム型乾燥機本体13の傾斜角θは、傾斜角度調整機構(図示省略)により調整が可能であり、通常はθ=2.5度に調整されている。
The
Further, the
Further, the inclination angle θ of the rotary drum dryer
前記、乾燥機本体13の被処理物(天日ケーキ)投入口2a側には押込みスクリュー19が設けられており、当該押込みスクリュー19により乾燥すべき被処理物(天日ケーキ)Bが本体13内へ押出し供給される。
A pushing
また、乾燥機本体13の乾燥物(乾燥済天日ケーキ)B’の排出口2bには重量ダンパ20が設けられており、対向流である高温熱風Cにより加熱・乾燥された被処理物B’が所定量堆積することにより、重量ダンパ20が間欠的に開放され、これによって乾燥機本体13内の気密性を保持する構成となっている。
Further, a
被処理物Bを加熱、乾燥した後の排ガスは、乾燥機本体13の被処理物Bの入口側端部に設けた排ガス出口18から外部へ排出されて行く。
尚、乾燥機ユニット2そのものの基本的な構成は公知の回転ドラム型乾燥機とほぼ同一であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
The exhaust gas after heating and drying the object to be processed B is discharged to the outside from the
The basic configuration of the
図6は、本発明に係る木質ペレットバーナ乾燥装置の実施例に係る構成系統図であり、木質ペレットバーナユニット1の部分及び乾燥機ユニット2の一部を形成する各構成部材の詳細を示すものである。尚、集塵機ユニット4及び制御盤ユニット3は省略されている。
FIG. 6 is a configuration system diagram according to the embodiment of the wood pellet burner drying apparatus according to the present invention, and shows details of each component forming a part of the wood
木質ペレットバーナユニット1は熱風炉に相当する熱風炉本体7、木質ペレット燃料の供給部であるサービスサイロ8、点火部を形成するオイルタンク9及びバーナ7aのノズルチップ10、灰受け箱11、燃焼用空気供給用のシロッコファン12等から構成されている。
The wood
尚、図6に於いて、22は熱風炉本体の炉壁材、23は熱電対、24は排ガス温度検出用の熱電対、25は感振器、26は希釈空気供給用の送風機、27はダンパコントロールモータ、27aはダンパ、28は2次燃焼空気供給用の送風機、29は燃焼空気供給用送風機、30はフレームアイ、31はイグニッションロッド、32は一体型点火棒、33はディフューザ、34は点火トランス、7cは風箱、35はフレキシブルチューブ、36は電磁ポンプ、37はストレーナであり、フレームアイ30〜ストレーナ37等の各機器類により着火用のバーナ7aが構成されている。
In FIG. 6, 22 is a furnace wall material of the hot stove body, 23 is a thermocouple, 24 is a thermocouple for detecting exhaust gas temperature, 25 is a vibration sensor, 26 is a blower for supplying diluted air, and 27 is Damper control motor, 27a is a damper, 28 is a blower for supplying secondary combustion air, 29 is a blower for supplying combustion air, 30 is a flame eye, 31 is an ignition rod, 32 is an integrated ignition rod, 33 is a diffuser, 34 is An ignition transformer, 7c is an air box, 35 is a flexible tube, 36 is an electromagnetic pump, and 37 is a strainer. An
また、38はスクリューフィーダ、39はインバータ制御モータ、40はカップリング、41は遮断ダンパ、42は温度調節器、43は温度調節器、44は逆火防止用送風機、45は消火水タンク、46はボールバルブ、47は電磁弁、48はフレキシブルチューブ、49はペレット供給ダクトであり、遮断ダンパ41〜フレキシブルチューブ48等の機器類により、消化水供給機構や逆火暴威機構等の安全機構が構成されている。
尚、50は熱電対、51は排風機、52は微差圧計である。
Also, 38 is a screw feeder, 39 is an inverter control motor, 40 is a coupling, 41 is a cutoff damper, 42 is a temperature controller, 43 is a temperature controller, 44 is a blowback fan for preventing backfire, 45 is a fire extinguishing water tank, 46 Is a ball valve, 47 is an electromagnetic valve, 48 is a flexible tube, 49 is a pellet supply duct, and safety devices such as a digestion water supply mechanism and a backfire mechanism are constituted by devices such as the
図6を参照して、サービスサイロ8へ供給された粒径6mmφの木質ペレットは、スクリューフィーダ38によりその供給量を調整され、遮断ダンパ41、ペレット供給ダクト49を介して熱風炉本体7内へ供給される。
また、木質ペレットバーナユニット1は、オイルタンク9からのオイルを燃焼させる灯油バーナにより着火され、その後ペレット燃焼に切換えられ、熱風炉本体7内に設けたセラミックボール層で形成した火床上で木質ペレットが流動燃焼される。
Referring to FIG. 6, the supply amount of the wood pellets having a particle diameter of 6 mm supplied to the
The wood
熱風炉本体7内へはシロッコファン12及びターボ送風機28等から燃焼用空気が供給されると共に、送風機26及びダンパ27aを介して希釈用空気が供給される。
また、熱風炉本体7内で捕集された焼却灰は灰受け箱11へ排出される。
Combustion air is supplied into the hot stove
Incinerated ash collected in the hot stove
尚、熱風炉本体7等の構成そのものは公知であるため、ここではその詳細な説明は省略しているが、(1)木質ペレットバーナ乾燥装置Aの運転制御のために、乾燥機出口排ガス温度を検出する熱電対50、木質ペレット供給量を制御するインバータ制御モータ39、希釈空気量を制御するダンパコントロールモータ27を設けた点、(2)熱風炉本体7の起動用に用いるオイルタンク9、点火トランス34、ストレーナ37、電磁ポンプ36、イグニッションロッド31、一体型点火棒32、ノズルチップ10、ディフューザ33等から成る着火用灯油バーナを設けた点、及び(3)安全性向上のために、遮断ダンパ41、温度調節器42、逆火検知時に作動する放水機構(消火水タンク45、ボールバルブ46、電磁弁47、フレキシブルチューブ48等)、感振器25、失火検知用のフレームアイ30等を設けた点が、公知の熱風炉本体7とその構成が異なっている。
In addition, since the structure itself of the hot stove
また、図6には示されていないが、制御盤ユニット3内には、後述する図7に示した熱風炉本体7の出口の熱風温度を希釈空気量により制御する調整器TIC1、乾燥機本体13の出口に於ける排ガス温度を木質ペレット供給量で制御する調節器TIC2及び乾燥機本体13の内部圧力を排風空気量で制御する調節器PICが夫々設けられている。
Although not shown in FIG. 6, in the
図7は、本発明に係る木質ペレットバーナ乾燥装置の運転に於けるフィードバック制御系統図であり、木質ペレットバーナユニット1の熱風炉本体7へは、木質ペレット、燃焼空気及び希釈空気の供給が夫々行われるが、その中の希釈空気供給は、熱風炉本体7出口の熱風温度(熱電対24)が設定値に保持されるように、温度調節器TIC1により調整される。
同様に、熱風炉本体7へのペレット供給は、乾燥機本体13の出口排ガス温度(熱電対50)が設定値に保持されるように温度調節器TIC2により調整される。
FIG. 7 is a feedback control system diagram in the operation of the wood pellet burner drying apparatus according to the present invention. The wood
Similarly, the pellet supply to the hot stove
尚、熱風炉本体7内への燃焼空気供給量はペレット供給量に応じて別途に制御され、また、乾燥機本体13内への被処理物(天日ケーキ)供給量やドラム回転数の方も予め定めた設定値に別途に制御されることは勿論である。
The supply amount of combustion air into the
また、乾燥機ユニット2の乾燥機本体13へは、バーナ本体7からの高温熱風及び原料(天日ケーキ)の供給の他に、乾燥機本体13の内圧調整が行われており、乾燥機本体13の排ガス出口に設けた微差圧計51の検出値に基づいて、圧力調節器PICにより排風機52による排風量が調整される。
In addition to supplying hot hot air and raw material (sun cake) from the
図8は、図6に示した本発明に係る木質ペレットバーナ装置Aを用いて行った燃焼試験によるバーナ制御範囲の確認試験結果を示すものであり、乾燥機本体13の長さ4,000mm、外径500mm、木質ペレットバーナの発熱量100,000kcal/hとした場合の実測値である。
即ち、使用した木質ペレットの低位発熱量4260kcal/hであるため、その最大供給量は30.5kg/h(130,000÷4260)とした。また、供給量が7.6kg/h以上であれば、ペレット単独燃焼時でも失火が生じないため、最小供給量を7.6kg/hとしている。
FIG. 8 shows a result of confirming a burner control range by a combustion test performed using the wood pellet burner apparatus A according to the present invention shown in FIG. 6. The length of the
That is, since the lower calorific value of the wood pellet used was 4260 kcal / h, the maximum supply amount was 30.5 kg / h (130,000 ÷ 4260). Further, if the supply amount is 7.6 kg / h or more, misfire does not occur even when the pellets are burned alone, so the minimum supply amount is 7.6 kg / h.
また、図9は、図6の木質ペレットバーナ乾燥装置Aに於ける熱風炉本体7の出口の熱風温度と乾燥器本体13の排ガス出口18の排ガス温度の応答特性試験結果を示すものであり、熱風炉本体7の出口熱風温度を150℃から200℃へ、また、乾燥機本体出口の排ガス温度を100℃から150℃へ同時にステップ上昇させたときの夫々の変化(応答性)の状態を示すものである。
FIG. 9 shows the response characteristic test results of the hot air temperature at the outlet of the hot
尚、図9に於いて、曲線Qは熱風炉本体出口の熱風温度℃、Lは木質ペレット供給量kg/h、Mは乾燥機本体出口の排ガス温度、Nは排ガス量(act×10m3/h)、Oは乾燥機本体出口の圧力(Pa)である。 In FIG. 9, curve Q is the hot air temperature at the outlet of the main body of the hot stove ° C, L is the supply amount of wood pellets kg / h, M is the exhaust gas temperature at the outlet of the main body of the dryer, N is the exhaust gas amount (act × 10 m 3 / h), O is the pressure (Pa) at the outlet of the dryer body.
木質ペレットを燃料とすることにより、燃焼状態等の変化に対応するフィードバック制御の応答性に時間遅れが生ずるとになるが、図9からも明らかなようにペレット供給量及び希釈送風量の可変調整により、約2分以内の応答時間遅れで、目標値である乾燥機本体出口の排ガス温度Mを制御可能なことが判る。 By using wood pellets as fuel, there will be a time delay in the responsiveness of the feedback control corresponding to changes in the combustion state, etc. As is clear from FIG. 9, variable adjustment of the pellet supply amount and dilution air flow rate Thus, it can be seen that the exhaust gas temperature M at the outlet of the dryer body, which is the target value, can be controlled with a response time delay of about 2 minutes or less.
表3は、本発明に係る木質ペレットバーナ乾燥装置Aを用いた場合と、灯油やガス類を燃料とするバーナ乾燥装置を用いた場合とのランニングコスト及び環境負荷等を対比したものであり、ランニングコスト及び環境負荷の点で、本発明が優れた効用を有することが判る。 Table 3 is a comparison of the running cost, environmental load, etc., when using the wood pellet burner drying apparatus A according to the present invention and using the burner drying apparatus using kerosene or gas as fuel. It can be seen that the present invention has excellent utility in terms of running cost and environmental load.
また、被処理物(天日ケーキ)に混入した種子類やかび等の各種の雑菌は、約80℃以上の温度で加熱されることにより、種子の発芽が抑制され、雑菌消毒できることが判明している。そのため、本発明に係る木質ペレットバーナ乾燥装置Aでは、乾燥機本体13の傾斜角度やその回転数を調整することにより天日ケーキの加熱滞留時間を任意に調整することができ、水分含有率の調整や種子の発芽抑制、雑菌類の消毒処理を確実且つ容易に、しかもより経済的に行なうことができる。
In addition, it was found that various germs such as seeds and mold mixed in the object to be treated (sun cake) can be sterilized by being heated at a temperature of about 80 ° C. or more and germination of the seeds is suppressed. ing. Therefore, in the wood pellet burner drying apparatus A according to the present invention, the heating residence time of the sun cake can be arbitrarily adjusted by adjusting the inclination angle of the
本発明は、天日ケーキのみならずあらゆる浄水発生土の加熱乾燥処理に適用することができるうえ、木質ペレット供給量、燃焼空気量、希釈空気量、排気風量を用途に合わせて調整制御することにより、様々な原料の加熱乾燥に適用することが出来る。 The present invention can be applied not only to the sun cake, but also to heat drying treatment of any purified water generation soil, and also adjusts and controls the supply amount of wood pellets, the amount of combustion air, the amount of diluted air, and the amount of exhaust air according to the application. Therefore, it can be applied to heat drying of various raw materials.
A 木質ペレットバーナ乾燥装置
B 被処理物(天日ケーキ)
B’ 乾燥物(乾燥済天日ケーキ)
C 高温熱風
D 天日ケーキ置場
E コンベア
F 袋詰製品
1 木質ペレットバーナユニット
2 乾燥機ユニット
2a 被処理物(天日ケーキ)投入口
2b 乾燥物(処理済天日ケーキ)排出口
3 制御盤ユニット
4 集塵機ユニット
5a 破砕機
5b 解砕供給器
6 袋詰ユニット
7 熱風炉本体
7a バーナ
7b 風箱
7c ダクト
8 サービスサイロ
9 オイルタンク
10 ノズルチップ
11 灰受け箱
12 送風機
13 回転ドラム型乾燥機本体
14 乾燥機本体の支持架台
15 乾燥機本体回転駆動用モータ
16 乾燥機本体支持ローラ
18 排ガス出口
19 天日ケーキ押込みスクリュー
20 乾燥物排出用重量ダンパ
21 梯子
22 熱風炉本体の炉壁材
23 熱電対
24 熱電対
25 感震器
26 送風機
27 ダンパコントロールモータ
27a ダンパ
28 送風機
29 送風機
30 フレームアイ
31 イグニッションロッド
32 一体型点火棒
33 ディフューザ
34 点火トランス
35 フレキシブルチューブ
36 電磁ポンプ
37 ストレーナ
38 スクリューフィーダ
39 インバータ制御モータ
40 カップリング
41 遮断ダンパ
42 温度調節器
43 温度調節器
44 逆火防止用の押込送風機
45 消火水タンク
46 ボールバルブ
47 電磁弁
48 フレキシブルチューブ
49 木質ペレット供給用ダクト
50 熱電対
51 微差圧計
52 排風機
A Wood pellet burner drying equipment B Object to be processed (sun cake)
B 'Dried food (dried sun cake)
C High-temperature hot air D Sun cake storage E Conveyor F Packed
本願発明は、上述の如き基礎実験の結果とその分析から知得した各種の知識に基づいて創案されたものであり、請求項1の発明は、木質ペレットを燃料とする熱風炉本体と、木質ペレット供給用のスクリューフィーダと、熱風炉本体出口の熱風温度検出器と、熱風炉本体内への希釈空気供給用送風機とを備えた熱風発生用の木質ペレットバーナユニット1と,所定の傾斜角でもって回転自在に支持され、一側から前記高温熱風が供給されると共に他側から浄水発生土が供給される乾燥機本体と、乾燥機本体排ガス出口の排ガス温度検出器と、浄水発生土の押込みスクリューと、乾燥機本体内の圧力調整用排風機とを備えた浄水発生土乾燥用の乾燥機ユニット2と,から構成した浄水発生土用木質ペレットバーナ乾燥装置に於て、乾燥機本体出口側排ガス温度を所定温度に保持するように熱風炉本体へのペレット供給量をフィードバック制御すると共に、熱風炉本体からの熱風温度を所望温度に保持するように熱風炉本体への希釈空気供給量をフィードバック制御し、更に、乾燥機本体内圧を所定圧力に保持するように乾燥機本体からの排風量をフィードバック制御することにより、乾燥機本体の乾燥物出口からの乾燥物温度を80℃以上に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
The present invention was invented on the basis of the results of the basic experiment as described above and various knowledge obtained from the analysis thereof. The invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、熱風炉本体からの熱風温度を150〜200℃とすると共に、乾燥機本体の排ガス出口温度を100〜150℃とするようにしたものである。The invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明において、浄水発生土を天日ケーキとすると共に、熱風発生炉本体への燃焼空気供給量、乾燥機本体への天日ケーキ供給量及び乾燥機本体の回転数を所望の値に調整するようにしたものである。The invention of
請求項4の発明は、請求項1の発明において、浄水発生土用木質ペレットバーナ乾燥装置を、木質ペレットバーナユニット1の熱風炉本体に着火用の灯油バーナと、燃焼空気供給用送風機と、消火水供給機構と、灰受け箱と、ペレット供給遮断用ダンパと、ペレット押込み送風機とを備えたものとしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a water purification wood pellet burner drying apparatus according to the first aspect of the present invention, a kerosene burner for igniting a hot blast furnace main body of the wood
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