JP2015052408A - 汚泥乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固形燃料の含水率を適切に制御することが可能な汚泥乾燥装置を提供するする。
【解決手段】汚泥乾燥造粒システム１００は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に造粒汚泥を形成する二軸ミキサー３２と、乾燥ガスを用いて造粒汚泥を乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥ドラム１０と、乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを乾燥ドラム１０に供給する熱交換器４１と、乾燥ドラム１０の出口１１の温度を検出する温度検出部５１と、温度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を増やすように制御する制御部５２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥乾燥装置に関するものである。

従来、ドラム型乾燥装置を用いた汚泥乾燥装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１によれば、ドラム型乾燥装置、サイクロン分離装置、コンデンサ、熱交換器、燃焼室等を備えるように汚泥乾燥装置を構成し、この汚泥乾燥装置においては、入力された脱水汚泥を処理することにより、固形燃料であるペレットを製品として出している。なお、この汚泥乾燥装置では、ドラム型乾燥装置に用いる乾燥用空気及びこの装置で発生する蒸気等に対する閉じた循環系を構成することにより、悪臭や埃を乾燥中に周囲に放出させないようにしている。

特開平４−２２７４６３号公報

ところで、ドラム型乾燥装置を用いた汚泥乾燥装置においては、水分を多く含む汚泥が何らかの理由により不定期的に入力される場合がしばしばある。この場合に、固形燃料のペレットの含水率に対して適切な制御を行い、含水率の増加により製品となる固形燃料の歩留まりが悪くなってしまうことを防ぐ必要がある。

そこで、本発明は上記に鑑みてなされたもので、固形燃料の含水率を適切に制御することが可能な汚泥乾燥装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の汚泥乾燥装置は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、前記乾燥装置の出口の温度を検出する温度検出手段と、前記温度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を増やすように制御する制御手段と、を備える。

このような本発明の汚泥乾燥装置によれば、温度検出手段が乾燥装置の出口の温度を検出し、当該温度が所定閾値以下であると検出された場合に、制御手段が、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を増やすように制御する。このような制御により、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合でも、製品となる固形燃料の含水率が急激に増加することを防止できる。熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、固形燃料の含水率の時間平均値が上昇することを防止できる一方で、熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を増やすことにより、固形燃料の含水率の瞬間値が上昇することを防止できる。以上の制御により、含水率の増加により製品となる固形燃料の歩留まりが悪くなってしまうことを防止できる。

なお、従来では、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合の対策として、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を常に余分に上げていた。つまり、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合の固形燃料の含水率の上昇パターンを予め予測し、水分を多く含む脱水汚泥が入力されても固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇しないように、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を最初から余裕を持って高い温度に設定していた。これにより、固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇することを防止できる可能性は高くなるが、過剰な燃料を使用することとなり、燃費の面で効率的でなかった。一方で、本発明では、水分を多く含む脱水汚泥が入力される場合に備えて熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を最初から余分に上げることは行わず、乾燥装置の出口の検出温度が所定閾値以下の場合に、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、燃料をより効率良く使用することができ、燃費が改善される。

また、本発明において、前記制御手段は、前記温度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御しても良い。

この発明によれば、温度検出手段が乾燥装置の出口の温度を検出し、当該温度が所定閾値以下であると検出された場合に、制御手段が、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。乾燥ガスの供給量を所定時間の間だけ増やすことにより、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合に、固形燃料の含水率が急激に増加することをより確実に防止できる。

また、本発明の汚泥乾燥装置は、乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、前記乾燥装置の出口の温度を検出する温度検出手段と、前記温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を増やすように制御する制御手段と、を備える。

このような本発明の汚泥乾燥装置によれば、温度検出手段が乾燥装置の出口の温度を検出し、当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、つまり当該温度が所定閾値より高速に低下した場合に、制御手段が、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を増やすように制御する。このような制御により、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合でも、製品となる固形燃料の含水率が急激に増加することを防止できる。熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、固形燃料の含水率の時間平均値が上昇することを防止できる一方で、熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を増やすことにより、固形燃料の含水率の瞬間値が上昇することを防止できる。以上の制御により、含水率の増加により製品となる固形燃料の歩留まりが悪くなってしまうことを防止できる。

なお、従来では、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合の対策として、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を常に余分に上げていた。つまり、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合の固形燃料の含水率の上昇パターンを予め予測し、水分を多く含む脱水汚泥が入力されても固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇しないように、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を最初から余裕を持って高い温度に設定していた。これにより、固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇することを防止できる可能性は高くなるが、過剰な燃料を使用することとなり、燃費の面で効率的でなかった。一方で、本発明では、水分を多く含む脱水汚泥が入力される場合に備えて熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を最初から余分に上げることは行わず、乾燥装置の出口の検出温度の低下速度が所定閾値以下の場合に、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、燃料をより効率良く使用することができ、燃費が改善される。

また、本発明において、前記制御手段は、前記温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御しても良い。

この発明によれば、温度検出手段が乾燥装置の出口の温度を検出し、当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、制御手段が、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器の乾燥ガスの乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。乾燥ガスの供給量を所定時間の間だけ増やすことにより、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合に、固形燃料の含水率が急激に増加することをより確実に防止できる。

本発明によれば、固形燃料の含水率を適切に制御することが可能な汚泥乾燥装置を提供することができる。

汚泥乾燥造粒システム１００の構成概要図である。 制御部５２のハードウェア構成図の一例である。 乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす場合の、制御部５２の制御態様を示すための図である。 乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げる場合の、制御部５２の制御態様を示すための図である。 乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす場合の、制御部５２の制御態様を示すための図である。 乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された場合に、従来と同じく、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わない場合の、制御部５２の制御態様を示すための図である。 図３の場合と、図４〜図６の場合とを比較して説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明にかかる汚泥乾燥装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下に説明する図面は本発明の汚泥乾燥装置を説明するための例示的なものに過ぎず、図示される各部の寸法等は、実際の汚泥乾燥装置における寸法等と異なる場合がある。

（汚泥乾燥造粒システム１００の全体構成および乾燥造粒の基本原理）
まず、本発明の実施形態に係る汚泥乾燥造粒システム１００（汚泥乾燥装置）の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、汚泥乾燥造粒システム１００の構成概要図である。図１に示すように、汚泥乾燥造粒システム１００の全体構成は、乾燥ドラム１０（乾燥装置）とバグフィルタ２０を主軸に、リサイクルサイロ３１、二軸ミキサー３２、振動篩３３、粉砕器３４等により構成される汚泥系３０と、熱交換器４１、燃焼炉４２、排気筒４３、コンデンサ４４等により構成され、閉回路循環方式となっている乾燥ガス系４０と、温度検出部５１（温度検出手段）および 制御部５２（制御手段）により構成される制御系５０との３系統に大別される。

図１に示したような構成を有する汚泥乾燥造粒システム１００では、汚泥を次の基本原理で乾燥造粒する。
（１）二軸ミキサー３２に投入されたリサイクペレット（乾燥汚泥）および脱水汚泥に対し、混合処理、混練処理、切り崩し処理等が行われ、造粒汚泥が形成される。
（２）形成された造粒汚泥は、続く乾燥ドラム１０にて並流する乾燥ガスと直接接触されることにより乾燥され、乾燥ペレットとなる。
（３）乾燥ペレットと蒸気を含んだ混合ガスとは、続くバグフィルタ２０でそれぞれ分離される。
（４）バグフィルタ２０からの乾燥ペレットの一部は二軸ミキサー３２へ循環される一方で、他は製品として排出される。
（５）一方、バグフィルタ２０からの混合ガスは、熱交換器４１で加熱され、再び乾燥ガスとして乾燥ドラム１０へ循環される。また、混合ガスの一部については、コンデンサ４４で水分が分離された後、燃焼炉４２で焼却される。
以下、汚泥乾燥造粒システム１００の各構成要素について詳細に説明する。

（乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０および汚泥系３０の詳細）
最初に、乾燥ドラム１０、バグフィルタ２０および汚泥系３０について、詳細に説明する。リサイクルサイロ３１は、振動篩３３からのリサイクルペレットを一時貯留し、それを二軸ミキサー３２に供給するものである。

二軸ミキサー３２は、リサイクルペレット（乾燥汚泥）および脱水汚泥を元に、造粒汚泥を形成するものである。脱水設備（図示せず）から供給され、含水率が例えば６５〜８５％程度の脱水汚泥は、二軸ミキサー３２で、リサイクルペレットと混合、混練、および切り崩しの処理をされ、造粒汚泥が形成される。二軸ミキサー３２で形成される造粒汚泥の含水率は、例えば２５〜３５％の範囲に調整されても良い。造粒汚泥の含水率が例えば２５〜３５％の場合には、振動篩３３で分級されて製品サイロとリサイクルサイロ３１へ送られる乾燥ペレット量のバランスが安定する。

乾燥ドラム１０は、ドラム型の乾燥装置であって、乾燥ガスを用いて造粒汚泥を乾燥することにより、固形燃料（乾燥ペレット）を製成するものである。乾燥ドラム１０は、含水率が例えば８％程度の乾燥ペレットを製成しても良い。乾燥ドラム１０では、二軸ミキサー３２から送られた造粒汚泥に対して、二種類のかき上げ板によるかき上げおよび落下が繰り返されるとともに、並流する乾燥ガスにより造粒汚泥が迅速に乾燥されながら、造粒汚泥が乾燥ドラム１０の出口１１に向かって移送される。乾燥ドラム１０からの出力である乾燥ペレットおよび混合ガスはバグフィルタ２０に入力される。

バグフィルタ２０は、乾燥ドラム１０から入力された乾燥ペレットおよび混合ガスをそれぞれ別々に分離するものである。この分離処理は、例えばバグフィルタ２０が備えるろ布により行われても良い。バグフィルタ２０にて分離された乾燥ペレットは振動篩３３に送られる一方、当該分離された混合ガスは熱交換器４１またはコンデンサ４４に送られる。

振動篩３３は、バグフィルタ２０にて分離された乾燥ペレットを例えば２枚のスクリーンを用いて３種類に分級するものである。３種類とは、例えば、製品として適切な中間サイズの粒、粗粒、および細粒である。中間サイズのペレットは製品として製品サイロ６０へ送られる一方で、細粒は直接リサイクルサイロ３１へ送られ、粗粒は粉砕器３４にて粉砕されてからリサイクルサイロ３１へ送られる。粉砕器３４は、振動篩３３で粗粒として分級された乾燥ペレットを粉砕するものである。

（乾燥ガス系４０の詳細）
乾燥ガス系４０は、熱交換器４１、燃焼炉４２、排気筒４３、コンデンサ４４等により構成され、乾燥ガス等を閉回路内で循環させる構成となっている。熱交換器４１は、乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを乾燥ドラム１０に供給するものである。乾燥ドラム１０内で汚泥中に含まれる水分が蒸発し、蒸気を吸収した混合ガスが熱交換器４１に戻り、熱交換器４１で加熱され、再び乾燥ドラム１０に供給される。熱交換器４１は例えばプレート式で、乾燥ガスを例えば１２０℃から４５０℃に燃焼ガスにより間接加熱するようなものでも良い。熱交換器４１が乾燥ガスを加熱するための熱源は燃焼炉４２より得られる。燃焼炉４２は、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、重油等を燃料とするものであっても良い。燃焼に必要な空気は、バグフィルタ２０でろ過された空気が用いられても良い。なお、燃焼炉４２では、コンデンサ４４で除湿されたガスも燃焼脱臭される。汚泥乾燥造粒システム１００では、乾燥ガスが閉鎖系で循環されることから、汚泥の乾燥時に発生する臭気成分を含むガスが汚泥乾燥造粒システム１００の外部へ漏洩することがなく、燃焼によって最終的に分解処理（燃焼脱臭）された後に、排気筒４３を通じて外部に排出される。

コンデンサ４４は、バグフィルタ２０にて分離された混合ガス中の水分を冷却水により凝縮させるものである。汚泥乾燥造粒システム１００内で循環する混合ガス中の蒸気量が一定に維持されるように、常に混合ガスの一部がコンデンサ４４に引き抜かれる。コンデンサ４４にて混合ガス中の水分が凝縮されることにより、混合ガス中には常に一定量の蒸気が含まれることとなる。例えば、酸素濃度を８％以下に維持させることにより、乾燥ドラム１０内で汚泥が燃焼してしまうことを防止でき、更に粉塵爆発等に対する安全性を保つことができる。

なお、汚泥乾燥造粒システム１００にて発生する粉塵は、負圧にしたバグフィルタ２０内の集塵回路で集められる。また、バグフィルタ２０で集められた粉塵は、二軸ミキサー３２に循環投入される。これにより、粉塵が汚泥乾燥造粒システム１００の外部へ飛散してしまうことを防止できる。

以上で説明した汚泥乾燥造粒システム１００の構成により、バグフィルタ２０による粉塵除去、汚泥乾燥で発生する蒸気による酸素濃度制御、臭気成分の燃焼脱臭の機能をシステム化され、装置の安全性と無公害化を図ることができる。

また、以上で説明した汚泥乾燥造粒システム１００により生成された乾燥ペレットは、含水率が例えば６〜１０％で、吸湿しても形状が変わりにくい。このため、二軸ミキサー３２で脱水汚泥と混合、混練等しても、乾燥ペレットは混合汚泥の核となり得る。従って、二軸ミキサー３２での造粒が達成できる。なお、リサイクルペレットに対する脱水汚泥の混合割合は、固形分重量にして例えば１０〜３０％程度であっても良い。

（制御系５０の詳細）
制御系５０は、温度検出部５１および制御部５２等により構成され、最終的に製品となる固形燃料（乾燥ペレット）の含水率を適切に制御するためのものである。温度検出部５１は、乾燥ドラム１０の出口１１側に設置され、温度を検出できるものであれば、様々なものを使用することができる。制御部５２は温度検出部５１とデータ通信可能に構成され、例えば通常のコンピュータシステムとして構成することができる。

図２は制御部５２のハードウェア構成図の一例である。図２に示すように、制御部５２は、物理的には、例えば、ＣＰＵ５２１、ＲＯＭ５２２及びＲＡＭ５２３等の主記憶装置、キーボード及びマウス等の入力デバイス５２４、ディスプレイ等の出力デバイス５２５、温度検出部５１との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール５２６、ハードディスク等の補助記憶装置５２７などを含む通常のコンピュータシステムとして構成される。後述する制御部５２の各機能は、ＣＰＵ５２１、ＲＯＭ５２２、ＲＡＭ５２３等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ５２１の制御の元で入力デバイス５２４、出力デバイス５２５、通信モジュール５２６を動作させると共に、主記憶装置５２２，５２３や補助記憶装置５２７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

図１に戻り、乾燥ドラム１０の出口１１側に設置される温度検出部５１は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度を検出し、当該検出温度値を制御部５２に出力する。

制御部５２は、温度検出部５１より温度検出値を入力し、当該温度が所定閾値以下であると検出された場合に、または当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を増やすように制御する。より具体的に、制御部５２は、温度検出部５１より温度検出値を入力し、当該温度が所定閾値（例えば設定温度の−３℃など）以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。または、制御部５２は、温度検出部５１より温度検出値を入力し、当該温度の低下速度が所定閾値（例えば−０．７℃／分など）以下であると検出された場合に、つまり当該温度が例えば−０．７℃／分より高速に低下した場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。

以下、制御部５２の制御動作について詳細に説明する。図３〜図７は制御部５２の制御動作を説明するための図である。図３〜図７に示す例においては、時刻ｔ１にて乾燥前汚泥の含水率が当初の７５％から８０％に上昇し（各図（Ｃ）を参照）、時刻ｔ２にて乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下と検出されたことを仮定する。

最初に、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出され、これをトリガにして、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。図３は、この場合の制御部５２の制御態様を示す図である。制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げる制御態様の一つとして、図３（Ａ）のグラフＧ２に示されるように、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値を当初の１２０℃から１３０℃に１０℃上げている。更に、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす制御態様の一つとして、図３（Ａ）のグラフＧ１に示されるように、制御部５２が、熱交換器４１からの熱風を乾燥ドラム１０へ送るための乾燥空気ファン４１１（図１参照）の周波数を当初の５０Ｈｚから５５Ｈｚに５Ｈｚだけ高くしている。ここで、制御部５２は、図３（Ａ）のグラフＧ１に示されるように、乾燥空気ファン４１１の周波数を時刻ｔ２から時刻ｔ３まで約１０００秒の間だけ高くしている。

図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示したような制御部５２の制御による、乾燥汚泥（製品）の含水率の変化推移を示している。図３（Ｃ）のグラフＧ４に示されるような乾燥汚泥の含水率の変化推移によれば、乾燥前汚泥の含水率が上昇した時刻ｔ１および乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された時刻ｔ２の後に、乾燥汚泥の含水率がほとんど上昇していないことが分かる。むしろ一時期含水率が７％以下まで下がっている。乾燥汚泥の含水率が下がることは製品の品質に及ぼす悪影響が全くなく、むしろ品質面としては好ましいことなので、制御部５２の図３（Ａ）に示したような制御は製品の品質を良好に保つための適切な制御であるといえる。

一方で、図４は、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出され、これをトリガにして、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げるように制御した場合を示す。つまり、図４の例は、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度低下が検出されても、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすような制御は行わない例である。図４（Ａ）のグラフＧ２に示されるように、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値を当初の１２０℃から１３０℃に１０℃上げている。

図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示したような制御部５２の制御による、乾燥汚泥（製品）の含水率の変化推移を示している。図４（Ｃ）のグラフＧ４に示されるような乾燥汚泥の含水率の変化推移によれば、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された時刻ｔ２の後に、乾燥汚泥の含水率が瞬間的に上昇していることが分かる。このように、乾燥汚泥の含水率が瞬間的にピークを有することは、製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があり、制御部５２の図４（Ａ）に示したような制御は製品の品質を良好に保つための適切な制御であるとはいえない。

また、図５は、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出され、これをトリガにして、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御した場合を示す。つまり、図５の例は、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度低下が検出されても、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げるような制御は行わない例である。図５（Ａ）のグラフＧ１に示されるように、制御部５２が、熱交換器４１からの熱風を乾燥ドラム１０へ送るための乾燥空気ファン４１１（図１参照）の周波数を当初の５０Ｈｚから５５Ｈｚに５Ｈｚだけ高くしている。ここで、制御部５２は、図５（Ａ）のグラフＧ１に示されるように、乾燥空気ファン４１１の周波数を時刻ｔ２から時刻ｔ３まで約１０００秒の間だけ高くしている。

図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示したような制御部５２の制御による、乾燥汚泥（製品）の含水率の変化推移を示している。図５（Ｃ）のグラフＧ４に示されるような乾燥汚泥の含水率の変化推移によれば、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された時刻ｔ２の後に、乾燥汚泥の含水率が全体的に上昇していることが分かる。このように、乾燥汚泥の含水率が全体的に上昇してしまうことは、製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があり、制御部５２の図５（Ａ）に示したような制御は製品の品質を良好に保つための適切な制御であるとはいえない。

また、従来技術では、乾燥ドラム１０の入口の温度設定値、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を一定として、燃料炉４２の（燃料供給弁の開度）燃料流量のみで乾燥ドラム１０の出口１１の温度を制御していた。具体的には、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が低くなると燃料流量を増加させ、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が高くなると燃料流量を減少させるような制御を実施していた。より具体的には、乾燥ドラム１０の入口温度および出口温度が設定値になるようにカスケード制御を実施し、その一次ループ（出口温度制御）および二次ループ（入口温度制御）には、ともにＰＩＤ制御にて、燃焼炉４２の燃料流量を制御すること等があげられる。しかし、このような従来技術の制御では、大幅な制御の時間遅れが生ずる。図６は、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出されたが、これに対して制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わない場合を示す。つまり、図６の例は、図６（Ａ）のグラフＧ１およびＧ２に示されるように、制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度低下が検出されても、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値を上げるような制御、または熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすような制御を行わない例である。これは、従来のドラム型乾燥装置における制御態様と類似しているといえる。

図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示したように制御部５２が乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わなかった場合の、乾燥汚泥（製品）の含水率の変化推移を示している。図６（Ｃ）のグラフＧ４に示されるような乾燥汚泥の含水率の変化推移によれば、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出された時刻ｔ２の後に、乾燥汚泥の含水率が瞬間的に上昇し、且つ乾燥汚泥の含水率が全体的に上昇していることが分かる。このように、乾燥汚泥の含水率が瞬間的且つ全体的に上昇してしまうことは、製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があり、制御部５２が図６（Ａ）に示したように乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わないことは製品の品質を良好に保つために適切とはいえない。なお、上述したように、従来では、図６のような場合でも製品の品質に悪影響を及ぼさないように、熱交換器の乾燥ガスの加熱温度を常に余分に高い温度に設定していた。これにより、製品の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇することを防止できる可能性は高くなるが、過剰な燃料を使用することとなり、燃費の面で効率的でなかった。

図７は、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出され、これをトリガにして、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御した場合（図３の場合）と、そうでなかった場合（図４〜図６の場合）とを比較して説明するための図である。図７（Ａ）は、図３〜図６各図の（Ｃ）をまとめて示した図である。図７（Ａ）のグラフＧ６は、図６の場合（従来と類似で制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わない場合）の製品の含水率の変化推移を示す。図７（Ａ）のグラフＧ７は、図５の場合（熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす場合）の製品の含水率の変化推移を示す。図７（Ａ）のグラフＧ８は、図４の場合（熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げる場合）の製品の含水率の変化推移を示す。図７（Ａ）のグラフＧ９は、図３の場合（熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす場合）の製品の含水率の変化推移を示す。

図７（Ａ）でより明確に分かるように、グラフＧ９で示した図３の場合（熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やす場合）のみが、乾燥汚泥の含水率が瞬間的にも平均的にも上昇することなく、製品の品質を良好に保つための適切な制御であるといえる。

また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）において実線で囲った部分Ａを拡大して示している図である。時刻ｔ１にて乾燥前汚泥の含水率が当初の７５％から８０％に上昇し（図７（Ａ）を参照）、時刻ｔ２にて乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下と検出された場合に、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値を当初の１２０℃から１３０℃に１０℃上げるだけでは、図７（Ｂ）のグラフＧ８に示されるように、その後約１０分間乾燥汚泥の含水率が上昇してしまう。そこで、熱交換器４１からの熱風を乾燥ドラム１０へ送るための乾燥空気ファン４１１の周波数を当初の５０Ｈｚから５５Ｈｚに５Ｈｚだけ、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで約１０００秒の間の短時間だけ高くすることにより（グラフＧ９の場合）、乾燥汚泥の含水率がグラフＧ８のように瞬間的に上昇してしまうことを防止できる。更に、グラフＧ８の場合の含水率のピークは８％である一方、グラフＧ９の場合の含水率のピークは７．８％と低いため、グラフＧ９の場合の方が制御としてより適切といえる。なお、グラフＧ９の場合の含水率がピークになるタイミングは、乾燥空気ファン４１１の周波数を高くすることを中止するタイミング（制御開始から約１０００秒（約１６分）経過したタイミング、つまり時刻ｔ３）とほぼ一致する。

図７のグラフＧ９では、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げた効果と、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やした効果とが重なることにより、乾燥汚泥の含水率が瞬間的にも平均的にも上昇しなかったといえる。これは、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値を変更したことに伴い、その偏差（設定温度−測定温度）が一時的に大きくなり、その結果、温度調節計のＰ動作（比例動作）で燃料が増量されたことによる効果ともいえる。なお、図３〜図６各図の（Ｂ）のグラフＧ３は、各場合の燃料の流量を示しているが、図３（Ｂ）のグラフＧ３の方で一時期に燃料の流量が急激に上昇していることが分かる。

なお、図７（Ｂ）のグラフＧ９の場合では、乾燥空気ファン４１１の周波数を短時間だけ（時刻ｔ２から時刻ｔ３まで約１０００秒の間だけ）高くしている。これは、乾燥汚泥の含水率の瞬間的な上昇を抑える効果は、熱交換器４１の蓄熱を利用することで得られているためである。熱交換器４１の蓄熱がなくなる時間（従来と類似で制御部５２が、乾燥ドラム１０の出口１１の温度設定値および熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量に対して何ら制御を行わないＧ６の場合に比べ、乾燥空気ファン４１１の周波数を高くするＧ７の場合で、乾燥汚泥の含水率が低減できる時間：ｔ３）で乾燥空気ファン４１１の周波数を元に戻す。以降、熱交換器４１は、再度蓄熱を行い、次回の乾燥前汚泥の含水率上昇に備える。

以上では、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が所定閾値以下であると検出され、これをトリガにして制御を行うことについて説明した。一方で、乾燥ドラム１０の出口１１の温度の低下速度が所定閾値以下であると検出されたことをトリガにして制御を行うこともできる。例えば、時刻ｔ２にて、乾燥ドラム１０の出口１１の温度が例えば−０．７℃／分以下であると検出され、これをトリガにして制御を行うことができる。なお、温度の低下速度が所定閾値以下であることをトリガにした場合でも、制御の方法や結果は上記と同じなので、ここではその説明を省略する。

続いて、本実施形態にかかる汚泥乾燥造粒システム１００の作用及び効果について説明する。本実施形態の汚泥乾燥造粒システム１００によれば、温度検出部５１が乾燥ドラム１０の出口１１の温度を検出し、当該温度が所定閾値以下であると検出された場合に、または当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を増やすように制御する。このような制御により、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合でも、製品となる固形燃料の含水率が急激に増加することを防止できる。熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、固形燃料の含水率の時間平均値が上昇することを防止できる一方で、熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を増やすことにより、固形燃料の含水率の瞬間値が上昇することを防止できる。以上の制御により、含水率の増加により製品となる固形燃料の歩留まりが悪くなってしまうことを防止できる。

なお、従来では、水分を多く含む脱水汚泥が何らかの理由により不定期的に入力された場合の対策として、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を常に余分に上げていた。つまり、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合の固形燃料の含水率の上昇パターンを予め予測し、水分を多く含む脱水汚泥が入力されても固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇しないように、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を最初から余裕を持って高い温度に設定していた（例えば、図６（Ｂ）でいうと、燃料流量を最初から例えば１１５［Ｌ／ｈ］にするなど）。これにより、固形燃料の含水率が製品として許容できる含水率を超える迄上昇することを防止できる可能性は高くなるが、過剰な燃料を使用することとなり、燃費の面で効率的でなかった。一方で、本実施形態では、水分を多く含む脱水汚泥が入力される場合に備えて熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を最初から余分に上げることは行わず、乾燥ドラム１０の出口１１の検出温度が所定閾値以下の場合に、または当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げることにより、燃料をより効率良く使用することができ、燃費が改善される。

また、この実施形態によれば、温度検出部５１が乾燥ドラム１０の出口１１の温度を検出し、当該温度が所定閾値以下であると検出された場合に、または当該温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、制御部５２が、熱交換器４１の乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ熱交換器４１の乾燥ガスの乾燥ドラム１０への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する。乾燥ガスの供給量を所定時間の間だけ増やすことにより、水分を多く含む脱水汚泥が入力された場合に、固形燃料の含水率が急激に増加することをより確実に防止できる。

１０…乾燥ドラム、１１…乾燥ドラム１０の出口、２０…バグフィルタ、３０…汚泥系、３１…リサイクルサイロ、３２…二軸ミキサー、３３…振動篩、３４…粉砕器、４０…乾燥ガス系、４１…熱交換器、４１１…乾燥空気ファン、４２…燃焼炉、４３…排気筒、４４…コンデンサ、５０…制御系、５１…温度検出部、５２…制御部、６０…製品サイロ、１００…汚泥乾燥造粒システム。

Claims (4)

1. 乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、
   前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、
   前記乾燥装置の出口の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を増やすように制御する制御手段と、
   を備える汚泥乾燥装置。
2. 前記制御手段は、前記温度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する、請求項１に記載の汚泥乾燥装置。
3. 乾燥汚泥および脱水汚泥を元に形成された造粒汚泥を、乾燥ガスを用いて乾燥することにより、固形燃料を製成する乾燥装置と、
   前記乾燥ガスを加熱し、当該加熱後の乾燥ガスを前記乾燥装置に供給する熱交換器と、
   前記乾燥装置の出口の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を増やすように制御する制御手段と、
   を備える汚泥乾燥装置。
4. 前記制御手段は、前記温度の低下速度が所定閾値以下であると検出された場合に、前記熱交換器の前記乾燥ガスの加熱温度を上げ、且つ前記熱交換器の前記乾燥ガスの前記乾燥装置への供給量を所定時間の間だけ増やすように制御する、請求項１に記載の汚泥乾燥装置。
   

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