JP2020146644A - 製紙スラッジの乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾力性のある製紙スラッジを塊状とすることなく、水蒸気を迅速に排出して、効率よく乾燥させる。【解決手段】ケーシング１において、伝熱により製紙スラッジを間接加熱すると共に、吹き込んだ熱風により製紙スラッジを直接加熱する複合加熱式とする。ケーシング１の内部には、２本の回転軸２を平行に横架し、それぞれの回転軸２に多数の扇形状のパドル３を軸方向に並べて配設する。２本の回転軸２のパドル３は、互いの寄合側で下方から上方へ向かい外回転するものとし、２本の回転軸２のパドル３の回転位相をずらすようにする。ケーシング１に単位時間当たり多量の熱風を吹き込む主吹込口７を上流側に、少量の熱風を吹き込む副吹込口８を下流側にそれぞれ配置し、ケーシング１から熱風を水蒸気と共に排気する吹出口９を上流側と下流側の中間部に配置する。【選択図】図１

Description

この発明は、水分を含んだ製紙スラッジの乾燥装置及び乾燥方法に関するものである。

製紙工程において発生する廃棄物である製紙スラッジは、水分を含んでいるため、乾燥させた後、焼却又は再資源化されて有効活用される。

製紙スラッジを乾燥させる装置としては、図５に示すようなバンドドライヤーを使用することが考えられる。バンドドライヤーは、コンベヤ５１上に乾燥対象となる処理物を載置し、その状態で処理物に熱風を通気させて乾燥させる直接加熱式のものである。製紙スラッジの乾燥工程へのバンドドライヤーの適用例が下記特許文献１に記載されている。

このようなバンドドライヤーでは、コンベヤ５１上に載置された処理物に動きがなく、乾燥効率が低いことから、図６に示すような直接加熱式のロータリー式ドライヤーを使用することも考えられる。このロータリー式ドライヤーは、円筒状のケーシング５２を回転させつつ、その内部の処理物に熱風を直接接触させて乾燥させるものである。

ところが、このようなロータリー式ドライヤーでは、ケーシング５２の内部にその容積の数％から３０％程度しか処理物を挿入することができず、機器のサイズが大きくなるため、放熱面積が大きくなり、熱効率が低くなるほか、排気ガスも多く発生する。

一方、図７に示すような間接加熱式の乾燥装置を使用することも考えられる。この乾燥装置は、ケーシング５３の内部に２本の回転軸５４が平行に横架され、それぞれの回転軸５４に多数の扇形状のパドル５５が軸方向に並べて配設された二軸攪拌型であり、ケーシング５３の外側には、ジャケット５６が設けられている。

ケーシング５３には、処理物の投入口５７及び排出口５８が設けられており、回転軸５４とジャケット５６には、それぞれ熱媒体の送入口５９，６０及び送出口６１，６２が設けられている。また、ケーシング５３には、キャリアガスの吹込口６３及び吹出口６４が設けられている。

そして、回転軸５４及びパドル５５とジャケット５６に熱媒体が通され、ケーシング５３に投入された処理物は、パドル５５で撹拌されつつ搬送され、熱媒体からの伝熱により乾燥して排出される。処理物から発生した水蒸気は、キャリアガスと共に排出される。

このような間接加熱式の乾燥装置では、ケーシング５３の内容積に対し多量の処理物を投入できるので、機器サイズを小型化でき、加熱に寄与しない熱量の供給を抑制できるので、処理物を比較的高い熱効率で乾燥させることができる。

ＷＯ０１／０８７７８２号公報

しかしながら、上記のような間接加熱式の乾燥装置は、処理物から発生した水蒸気が排気されにくいとの理由により、製紙スラッジの乾燥にはあまり使用されていない。

また、処理物が製紙スラッジのように弾力性のあるものの場合、パドルによる処理物の圧縮と膨張が繰り返されて搬送が滞ってしまうほか、２本の回転軸のパドルの寄合側で処理物の塊が生じて乾燥できなくなったり、パドルの回転軸の駆動用電動機の負荷変動が大きくなったりするという問題がある。

そこで、この発明は、弾力性のある製紙スラッジを塊状とすることなく、水蒸気を迅速に排出して、効率よく乾燥させることを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明は、ケーシングに水分を含んだ製紙スラッジを投入し、前記ケーシングの内部で製紙スラッジを搬送しつつ加熱して乾燥させ、前記ケーシングから乾燥した製紙スラッジを排出する製紙スラッジの乾燥装置において、
伝熱により製紙スラッジを間接加熱すると共に、吹き込んだ熱風により製紙スラッジを直接加熱する複合加熱式としたのである。

また、前記ケーシングの内部には、２本の回転軸が平行に横架されて、それぞれの回転軸に多数の扇形状のパドルが軸方向に並べて配設され、
前記２本の回転軸のパドルは、互いの寄合側で下方から上方へ向かい外回転するものとされ、前記２本の回転軸のパドルの回転位相がずらされているものとしたのである。

また、前記ケーシングに単位時間当たり多量の熱風を吹き込む主吹込口が上流側に、少量の熱風を吹き込む副吹込口が下流側にそれぞれ位置し、前記ケーシングから熱風を水蒸気と共に排気する吹出口が上流側と下流側の中間部に位置しているものとしたのである。

そして、製紙スラッジを伝熱により間接加熱すると共に、吹き込まれた熱風により直接加熱しつつ、跳ね上げるように攪拌して分散させることにより、製紙スラッジを互いに付着して塊状とならないように乾燥させ、上流域では熱風による直接加熱を主体とし、下流域では上流域よりも熱風の吹込量を抑制して間接加熱を主体とし、製紙スラッジから発生した水蒸気を熱風と共に排気するようにしたのである。

この製紙スラッジの乾燥装置では、二軸攪拌型の複合加熱式とし、パドルを外回転としたので、製紙スラッジが伝熱により加熱され、パドルの寄合側で跳ね上げられるように攪拌されて分散され、効率よく熱風に接触した製紙スラッジの表面が乾燥し、製紙スラッジ同士の付着が防止され、製紙スラッジから発生した水蒸気が熱風と共に迅速に排気される。

また、２本の回転軸のパドルの回転位相をずらしたので、弾力のある製紙スラッジの圧縮が軽減され、製紙スラッジが塊状となる現象が防止される。

また、製紙スラッジの水分が減少した下流域で直接加熱の乾燥効率が低下することに鑑み、下流域では、熱風の吹込量を抑制して、間接加熱を主体とするようにしたので、高い熱効率を得ることができ、排気ガスの排出量も抑制される。

この発明の実施形態に係る製紙スラッジの乾燥装置の縦断正面図 同上の製紙スラッジの乾燥装置の横断平面図 同上の図１のIII−III線に沿った縦断側面図 同上のパドルの（４Ａ）正面図、（４Ｂ）平面図 従来の直接加熱式バンドドライヤーの正面図 同上のロータリー式ドライヤーの正面図 同上の間接加熱式乾燥装置の（７Ａ）一部切欠正面図、（７Ｂ）縦断側面図

以下、この発明の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。

図１乃至図３に示すように、この製紙スラッジの乾燥装置は、ケーシング１の内部に２本の回転軸２が平行に横架され、それぞれの回転軸２に多数の扇形状のパドル３が軸方向に僅かに隙間が開くように互い違いに並べて配設された二軸攪拌型のものである。２本の回転軸２のパドル３同士は、ケーシング１の幅方向の中央部で寄り合い、回転軸２の軸方向から見てオーバーラップしている。

ケーシング１は、回転軸２の軸方向に長く、底壁が２本の回転軸２のパドル３の軌跡に沿うように形成されたダブルＵ型とされ、両側壁から底壁にかけて外側に中空のジャケット４が付設されている。

ケーシング１には、水分を含んだ製紙スラッジが投入される投入口５が上流側となる一方の端部寄りの頂壁に設けられ、乾燥した製紙スラッジを排出する排出口６が下流側となる他方の端部寄りの底部に設けられている。

また、直接加熱用として、単位時間当たり多量の熱風を吹き込む主吹込口７が上流側の頂壁に設けられ、少量の熱風を吹き込む副吹込口８が下流側の頂壁に設けられている。

さらに、製紙スラッジから発生した水蒸気を熱風と共に排気する吹出口９が上流側と下流側の中間部の頂壁に設けられている。

回転軸２は、両端部がそれぞれベアリング１０を介してケーシング１の両端部に回転自在に支持されている。また、１本の回転軸２の一方の端部には、駆動用電動機から回転力が伝達されるスプロケット１１が設けられ、２本の回転軸２の一方の端部には、それぞれ連動用の平歯車１２が設けられている。

２本の回転軸２の両端部には、間接加熱用として、それぞれ高温の熱媒油やガスを使用した熱媒体の入口及び出口となるロータリージョイント１３，１４が接続され、上流側のロータリージョイント１３から回転軸２に送り込まれた熱媒体は、中空のパドル３の内部に流入し、再び回転軸２に戻って下流側のロータリージョイント１４から排出される。

ジャケット４には、熱媒体の入口となる送入口１５が下流側の側壁上部に設けられ、熱媒体の出口となる送出口１６が上流側の底部に設けられている。なお、熱媒体の種類によっては、送入口１５と送出口１６の位置が逆になる場合もある。

これにより、ケーシング１の内部の製紙スラッジには、回転軸２とパドル３及びジャケット４の壁体を介して熱媒体の熱量が間接的に伝熱される。

図３に示すように、２本の回転軸２のパドル３は、ケーシング１の幅方向の中央部の寄合側で下方から上方へ向かうように外回転し、２本の回転軸２のパドルの回転位相は、３０°程度の位相差θが生じるようにずらされている。

パドル３の回転速度は、パドル３の直径が８００ｍｍの場合、従来の二軸攪拌型の間接加熱式乾燥装置では、１０ｒｐｍ程度であったところ、この製紙スラッジの乾燥装置では、これより高速の１５ｒｐｍとしている。すなわち、従来の二軸攪拌型の間接加熱式乾燥装置に比較して、約１．５倍の回転速度としている。

図４に示すように、パドル３は、一方の半径面が傾斜したカット面１７とされ、この面は、製紙スラッジの送りカット面又は戻しカット面となっている。図２に示すように、回転軸２に装着されたパドル３のカット面１７の傾斜方向は、回転軸２の回転に伴い、製紙スラッジが徐々に下流側へ搬送されるように組み合わされている。

また、図３及び図４に示すように、攪拌効果を向上させるため、パドル３のカット面１７の反対側の半径面の外端部には、外周面及び両側面から張り出すように、長方形の薄板状の攪拌羽根１８が設けられている。

上記のような製紙スラッジの乾燥装置では、二軸攪拌型の複合加熱式とし、パドル３を高速の外回転としたので、製紙スラッジが伝熱により加熱され、パドル３の寄合側で跳ね上げられるように攪拌されて分散され、効率よく熱風に接触した製紙スラッジの表面が乾燥し、製紙スラッジ同士の付着が防止される。そして、製紙スラッジから発生した水蒸気が熱風と共に吹出口９から迅速に排気される。

また、２本の回転軸２のパドル３の回転位相をずらしたので、弾力のある製紙スラッジの圧縮が軽減され、製紙スラッジが塊状となる現象が防止される。

また、図１に示すように、直接加熱が有効なのは、主として製紙スラッジが多くの水分を含んだ上流域（恒率乾燥域）であり、製紙スラッジの水分が減少した下流域（減率乾燥域）では、直接加熱の乾燥効率が低下することに鑑み、下流域における熱風の吹込量を抑制して、間接加熱を主体とするようにしたので、高い熱効率を得ることができ、排気ガスの排出量も抑制される。

なお、この製紙スラッジの乾燥装置の運転に際し、ケーシング１の内部の製紙スラッジの保有量がケーシング１の内容積に対して５０％以下となるようにしておくと、製紙スラッジの圧縮による電動機への負荷が低減される。

１ ケーシング
２ 回転軸
３ パドル
４ ジャケット
５ 投入口
６ 排出口
７ 主吹込口
８ 副吹込口
９ 吹出口
１０ ベアリング
１１ スプロケット
１２ 平歯車
１３，１４ ロータリージョイント
１５ 送入口
１６ 送出口
１７ カット面
１８ 攪拌羽根

Claims (4)

1. ケーシング(1)に水分を含んだ製紙スラッジを投入し、前記ケーシング(1)の内部で製紙スラッジを搬送しつつ加熱して乾燥させ、前記ケーシング(1)から乾燥した製紙スラッジを排出する製紙スラッジの乾燥装置において、
   伝熱により製紙スラッジを間接加熱すると共に、吹き込んだ熱風により製紙スラッジを直接加熱する複合加熱式とされていることを特徴とする製紙スラッジの乾燥装置。
2. 前記ケーシング(1)の内部には、２本の回転軸(2)が平行に横架されて、それぞれの回転軸(2)に多数の扇形状のパドル(3)が軸方向に並べて配設され、
   前記２本の回転軸(2)のパドル(3)は、互いの寄合側で下方から上方へ向かい外回転するものとされ、前記２本の回転軸(2)のパドル(3)の回転位相がずらされていることを特徴とする請求項１に記載の製紙スラッジの乾燥装置。
3. 前記ケーシング(1)に単位時間当たり多量の熱風を吹き込む主吹込口(7)が上流側に、少量の熱風を吹き込む副吹込口(8)が下流側にそれぞれ位置し、前記ケーシング(1)から熱風を水蒸気と共に排気する吹出口(9)が上流側と下流側の中間部に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の製紙スラッジの乾燥装置。
4. 製紙スラッジを伝熱により間接加熱すると共に、吹き込まれた熱風により直接加熱しつつ、跳ね上げるように攪拌して分散させることにより、製紙スラッジを互いに付着して塊状とならないように乾燥させ、上流域では熱風による直接加熱を主体とし、下流域では上流域よりも熱風の吹込量を抑制して間接加熱を主体とし、製紙スラッジから発生した水蒸気を熱風と共に排気する製紙スラッジの乾燥方法。

Images