JP3879646B2

JP3879646B2 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP3879646B2
Application number: JP2002285900A
Authority: JP
Inventors: 盛夫三須; 威久夫松原; 祐一笠嶋; 紀明惣島
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004125197A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は乾燥装置に係り、特に、廃棄物等の処理物と油とを混合してスラリー状にした混合物を、減圧下で攪拌しつつ加熱することにより乾燥させる乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物等の処理物と油とを混合した混合物を缶体内に収容し、加熱しつつ攪拌することにより脱水する脱水装置がすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１に記載された従来の脱水装置は、外罐と間隔を隔てた内罐との二重罐の内部に、中空回転軸とこの中空回転軸に取り付けた多数の中空円盤体を有している。そして、外罐と内罐との間の隙間および中空回転軸と中空円盤体の内部に蒸気を注入して加熱する。
【０００４】
前記従来の脱水装置では、前記内罐の内部に収容した油を、内罐と外罐との間隙に蒸気を注入して一定温度に加熱しておき、その内罐中に未処理原料を連続して投入する。このように加熱した油中に未処理原料を投入して、油温により原料中の水分を蒸散させて脱水を行うようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭５８−２３２７８号公報（第１−２頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記構成に係る従来の脱水装置は、中空回転軸に取り付けられた中空円盤体から成る攪拌羽根が複雑な形状をしているので、その内部からのドレン排出が完全に行えないために、運転を継続していると伝熱効果が低下してくるという問題があった。また、構造が複雑なためコスト高である。しかも、乾燥が進行して混合物の液面が低下してくると、伝熱面積の有効部分が減少してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、構造が簡単であり、しかも、汎用機器の組み合わせで構成できるようににして設備費の抑制を可能にした乾燥装置を提供することを目的とするものである。また、ドレンの排出を完全に行うことができ、伝熱効率が低下するおそれのない乾燥装置を提供することを目的とするものである。さらに、伝熱面積を大きくとることができ、しかも、乾燥の進行により油と処理物との混合物の液面が低下しても、有効伝熱面積を維持することができる乾燥装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る乾燥装置は、缶体内に供給された処理物と油との混合物を攪拌する攪拌手段と、缶体を加熱する加熱手段と、缶体内を減圧する減圧手段とを備えており、缶体内を減圧しつつ前記混合物を加熱することにより、処理物中に含まれる水分を蒸発させるものであって、さらに、前記混合物が通過可能なチューブと、このチューブの周囲を加熱する加熱媒体が導入される加熱媒体室とを有する熱交換器を設け、前記缶体の排出口と熱交換器の混合物供給口とを循環ポンプを介して接続するとともに、熱交換器の混合物排出口と缶体の導入口とを接続し、これら缶体と熱交換器の間を混合物を循環させる循環通路を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る乾燥装置では、廃棄物と油との混合物を通過させるチューブとこのチューブを加熱する加熱媒体が導入される加熱媒体室とを有する熱交換器を、内部に攪拌手段を備えた缶体に接続し、前記混合物をこれら缶体と熱交換器との間で循環させるとともに、缶体内および熱交換器を減圧手段により減圧した状態で、缶体内と熱交換器のチューブ内を加熱して、前記混合物を乾燥させるようにしているので、構造が簡単で低コストであり、また、加熱される混合物に対する伝熱面積が大きく、しかも、乾燥の進行につれてこの伝熱面積が減少することがない。さらに、蒸気の凝縮によるドレンの排出を完全に行うことができるので、伝熱効果が低下することもない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る乾燥装置の全体の構成を簡略化して示す回路図である。この乾燥装置は、乾燥タンク２を備えている。この乾燥タンク２は、缶体２ｅの内部に、モータ２ａによって回転される縦軸２ｂに取り付けられた攪拌手段（攪拌羽根）２ｃを有しており、この攪拌羽根２ｃの回転によって内部に供給された原料（有機廃棄物等の処理物と伝熱媒体としての油との混合物）を攪拌する。また、乾燥タンク２の外面側には、缶体２ｅを加熱するための蒸気が外部から供給されるジャケット２ｄが取り付けられている。なお、２ｆは、蒸気が凝縮した水分を排出するドレン通路である。
【００１１】
前記乾燥タンク２の上流側には、この乾燥タンク２に供給する原料を混合する混合タンク６が設けられている。この混合タンク６も、内部に、モータ６ａによって回転される縦軸６ｂに取り付けられた攪拌羽根６ｃを有しており、図示しない油タンクから媒体油を投入した後、このこの攪拌羽根６ｃの回転を開始し、その後、投入口６ｄから処理物が投入されてこれら処理物と油が攪拌混合される。前記乾燥タンク２で一度に２トンの処理物（例えば、コーヒー粕）を乾燥させる場合には、２トンの処理物と２トンの油の合計４トンの混合物原料をこの混合タンク内６に投入する。このように混合タンク６内に処理物と油とをほぼ同量供給した後、攪拌羽根６ｃの回転により攪拌混合して混合物をスラリー状にする。なお、処理物と油との混合比は１：１に限るものではなく、処理物の性質に応じて適宜設定される。
【００１２】
混合タンク６内で攪拌されてスラリー状になった混合物は、供給ポンプ８の作動により、供給配管１０を介して乾燥タンク２に供給される。この供給配管１０には供給バルブ１２が設けられており、混合タンク６から乾燥タンク２への混合物の供給時にはこの供給バルブ１２が開放され、乾燥タンク２で乾燥運転が行われているときにはこの供給バルブ１２が閉鎖される。
【００１３】
前記乾燥タンク２には、吸引配管１６を介して、減圧手段としての真空ポンプ１４が接続されている。前記混合物の乾燥処理を行う際には、この真空ポンプ１４の作動により乾燥タンク２の内部が減圧される。吸引配管１６には減圧バルブ１８が設けられており、この減圧バルブ１８の開閉により乾燥タンク２と真空ポンプ１４とを連通、遮断する。なお、乾燥タンク２は、後に説明する熱交換器２０に接続されており、この乾燥装置の運転中は、乾燥タンク２および熱交換器２０内がともに減圧状態にされる。
【００１４】
また、乾燥タンク２には、缶体２ｅ内部の気相部分の温度を検出する第１温度センサ２２と、液相部分の温度を検出する第２温度センサ２４とが設けられており、これら各温度センサ２２、２４からの検出信号が制御装置２６に送られる。
【００１５】
この乾燥装置は、前記乾燥タンク２内の混合物を送り込んで加熱するための熱交換器２０を備えている。この熱交換器２０について、図２および図３により説明する。熱交換器２０は、シェルアンドチューブ型であり、縦に配置した円筒状のシェル２０ａの内部に複数本のチューブ２０ｂが縦方向に取り付けられている。これらチューブ２０ｂは、上下端が、シェル２０ａの上部と下部にそれぞれ固定された管板２０ｃ、２０ｄに気密を保持して支持されている。なお、このチューブ２０ｂは口径を細くして多数配置した方が、伝熱面積を大きくとれるので効果的であるが、被加熱物は固形物を含むスラリー状の混合物（廃棄物と油との混合物）であるので、この混合物が通過することのできる口径とする必要がある。
【００１６】
円筒状シェル２０ａの下端には、スラリー状の混合物の供給口２０ｅが設けられており、接続通路（第１接続通路）２８を介して、前記乾燥タンク２の排出口２ｇに接続されている。この第１接続通路２８には循環ポンプ３０が設けられており、この循環ポンプ３０の作動により、乾燥タンク２内のスラリー状混合物を熱交換器２０に送り込む。また、円筒状シェル２０ａの上端には、スラリー状混合物の排出口２０ｆが設けられており、接続通路（第２接続通路）３２を介して乾燥タンク２の導入口２ｈに接続されている。
【００１７】
前記第１接続通路２８の乾燥タンク２側に排出バルブ（第１排出バルブ）３４が設けられており、この第１排出バルブ３４を開放して循環ポンプ３０を駆動することにより、乾燥タンク２内のスラリー状混合物を、熱交換器２０の混合物供給口２０ｅからチューブ２０ｂ内に供給し、このチューブ２０ｂ内を通過させた後、混合物排出口２０ｆから第２接続通路３２を通って乾燥タンク２に戻すことにより、乾燥タンク２と熱交換器２０との間を循環させることができる。
【００１８】
前述のように、円筒状シェル２０ａ内の上部と下部にそれぞれ取り付けられた管板２０ｃ、２０ｄに、各チューブ２０ｂが気密を保持して支持されており、上下の管板２０ｃ、２０ｄの間の、各チューブ２０ｂを囲む空間２０ｇが加熱媒体（この実施の形態では蒸気）が導入され流通する加熱媒体室（蒸気室）を構成している。この蒸気室２０ｇには、シェル２０ａに形成された蒸気導入口２０ｈから加熱用蒸気が導入され、蒸気排出口２０ｉから排出されるようになっており、この蒸気室２０ｇ内を流れる蒸気によってチューブ２０ｂ内を通過するスラリー状の混合物を加熱する。
【００１９】
前記上部管板２０ｃの上方の室２０ｊには、チューブ２０ｂ内で加熱されたスラリー状混合物から排出される蒸気の温度を検出する温度センサ（第３温度センサ）３６が設けられている。この第３温度センサ３６が検出した信号は制御装置２６に送られる。なお、２０ｋは、熱交換器２０内に導入された蒸気が凝縮した水分を排出するドレン通路である。
【００２０】
前記乾燥タンク２および熱交換器２０には、加熱手段としてのボイラー３８が接続されており、第１の蒸気供給通路４０を介して乾燥タンク２のジャケット２ｄ内に蒸気を供給し、第２の蒸気供給通路４２を介して熱交換器２０の蒸気導入口２０ｈから、チューブ２０ｂの周囲に形成された蒸気室２０ｇ内に蒸気を供給する。第１蒸気供給通路４０および第２蒸気供給通路４２には、それぞれ調整バルブ（第１調整バルブ４４および第２調整バルブ４６）が設けられており、前記第１温度センサ２２、第２温度センサ２４および第３温度センサ３６からの信号により、制御装置２６がこれら調整バルブ４４、４６の開度を調整して、乾燥タンク２のジャケット２ｄおよび熱交換器２０の蒸気室２０ｇに供給する蒸気の量を制御する。
【００２１】
この乾燥装置には、乾燥終了後の混合物の脱油を行う脱油手段４８が接続されている。前記乾燥タンク２の排出口２ｇと熱交換器２０の混合物供給口２０ｅとを接続する第１接続通路２８に、排出通路５０が接続されており、この排出通路５０に設けられた排出用ポンプ５２により、乾燥タンク２および熱交換器２０内の乾燥済み混合物を排出し、脱油手段４８に送ることができる。この排出通路５０の第１接続通路２８側には第２の排出バルブ５４が設けられており、乾燥タンク２および熱交換器２０内で混合物の乾燥処理を行う際には、この第２排出バルブ５４を閉じ、乾燥終了後の混合物をこれら乾燥タンク２および熱交換器２０から排出する際には開放する。
【００２２】
前記構成に係る乾燥装置の作動について説明する。先ず、混合タンク６において仕込み工程を行う。この仕込み工程では、混合タンク６内に油を供給するとともに、投入口６ｄから処理物（廃棄物）を投入する。油と処理物を混合タンク６内に入れ、モータ６ａにより攪拌羽根６ｃを回転させてこれら処理物と油とを攪拌混合してスラリー状にする。なお、この実施の形態では、処理物と油とをほぼ同量供給して混合する。
【００２３】
仕込み工程が終了した後、混合タンク６内のスラリー状混合物を乾燥タンク２内に供給する。このときには、供給バルブ１２を開放するとともに、供給ポンプ８を駆動して混合タンク６内の前記スラリー状の混合物を供給通路１０から乾燥タンク２内に送り込む。
【００２４】
乾燥タンク２に処理物と油との混合物を供給した後、乾燥工程を行う。この乾燥工程では、乾燥タンク２の排出口２ｇと熱交換器２０の混合物供給口２０ｅとを接続する第１接続通路２８に設けられている第１排出バルブ３４を開放し、循環ポンプ３０を駆動する。なお、脱油手段４８への排出通路５０に設けられている第２排出バルブ５４を閉じることはいうまでもない。また、吸引通路１６の減圧バルブ１８を開放して真空ポンプ１４を駆動し、乾燥タンク２内を減圧状態にする。この乾燥タンク２内は、第１接続通路２８および第２接続通路３２を介して熱交換器２０に連通しており、乾燥タンク２内を減圧すると、熱交換器２０内も同時に減圧される。
【００２５】
さらに、ボイラー３８を運転して、乾燥タンク２のジャケット２ｄおよび熱交換器２０の蒸気室２０ｇに蒸気を供給する。これら乾燥タンク２および熱交換器２０に送られる蒸気の量は、混合物（廃棄物と油）の種類や量によって予め設定されており、各蒸気供給通路４０、４２に設けられた第１調整バルブ４４および第２調整バルブ４６の開度を調整して設定量の蒸気を供給する。
【００２６】
乾燥タンク２のジャケット２ｄおよび熱交換器２０の蒸気室２０ｇ内に蒸気を供給して加熱した状態で、前述のように循環ポンプ３０を駆動することにより、乾燥タンク２の缶体２ｅ内に供給されたスラリー状の混合物を循環させる。
【００２７】
乾燥タンク２内に供給されたスラリー状の混合物は、攪拌羽根２ｃの回転により缶体２ｅ内で攪拌されるとともに、循環ポンプ３０の駆動により、第１接続通路２８から熱交換器２０の混合物供給口２０ｅに送られ、各チューブ２０ｂ内を通過して上方の混合物排出口２０ｆから第２接続通路３２を通って乾燥タンク２内に戻り、これら乾燥タンク２と熱交換器２０の間を循環する。
【００２８】
乾燥タンク２の缶体２ｅ内は、ジャケット２ｄに導入された蒸気により加熱され、また、熱交換器２０は、チューブ２０ｂを囲む蒸気室２０ｇ内に導入された蒸気によりチューブ２０ｂ内が加熱されており、乾燥タンク２と熱交換器２０との間を循環する処理物（廃棄物）と油との混合物は、減圧下で加熱されることにより、廃棄物内の水分が蒸発する。
【００２９】
乾燥運転中は、第１ないし第３温度センサ２２、２４、３６からの信号により、制御装置２６が第１および第２調整バルブ４４、４６の開度を制御して、乾燥タンク２および熱交換器２０への蒸気供給量を調節している。
【００３０】
乾燥工程を行っている乾燥タンク２内では、第１、第２温度センサ２２、２４により気相部分の温度（気体の温度）と液相部分の温度（油の温度）とを検出しており、油の温度が設定温度まで上昇するとともに、気体の温度が設定温度まで下降した時点でボイラー３８からの蒸気の供給を停止し、その後、所定時間その状態を保持する。乾燥タンク２および熱交換器２０内に蒸気を供給して乾燥を開始した初期の段階では、処理物内に含まれていた水分が蒸発するので、油の温度は上昇しないが、乾燥が進行して水分の蒸発量が次第に減少してくると、油の温度が上昇する。逆に乾燥タンク２内の気体は、乾燥の初期には、処理物から排出された水蒸気を検出するため温度が高くなっているが、次第に水分の蒸発量が減少してくると、温度が下降する。このように油の温度が上昇し、気体の温度が下降すると乾燥が充分に進行したものと判断して、両蒸気供給通路４０、４２の調整バルブ４４、４６を閉じ、ボイラー３８からの蒸気の供給を停止する。
【００３１】
その後、真空ポンプ１４からの吸引通路１６に設けられている減圧バルブ１８を閉じ、図示しない開放弁を開いて乾燥タンク２および熱交換器２０内を大気圧に戻す。また、循環ポンプ３０の運転を停止する。それから、前記第１接続通路２８の第１排出バルブ３４を開放したまま、排出通路５０の第２排出バルブ５４も開放し、排出用ポンプ５２を駆動する。この排出ポンプ５２の運転により、乾燥処理が終了した乾燥タンク２内の混合物を脱油手段４８に送る。乾燥タンク２内の混合物の排出が終了した後、第１排出バルブ３４を閉じ、循環ポンプ３０を前記乾燥運転時と逆に回転させて、熱交換器２０内の混合物を排出して、脱油手段４８に送る。
【００３２】
脱油手段４８では、乾燥された処理物（廃棄物）と油との混合物の脱油処理を行う。脱油手段４８における脱油工程では、遠心分離機による１回または複数回の脱油処理を行い、油が除去された製品（乾燥済み処理物）と油とに分離し、製品は図示しない製品タンクに、精製された油は油タンクにそれぞれ送られる。
【００３３】
この実施の形態では、乾燥タンク２に、チューブ２０ｂとこのチューブ２０ｂを囲む蒸気室２０ｇを有する熱交換器２０を接続して、スラリー状の混合物を循環させつつ加熱乾燥させるようにしたので、特許文献１に記載されている従来の構成の乾燥装置（脱水装置）よりも伝熱面積を大きくとることができ、しかも、乾燥が進行しても有効伝熱面積を確保することができるので、乾燥効率がよく、乾燥速度が速いという効果が得られる。また、熱交換器２０の構造がシンプルなので、蒸気の凝縮によるドレンを完全に排出することができ、伝熱効果が低下するおそれがない。しかも、汎用機器を組み合わせて構成することができるので、設備費を抑制することができる。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、一台の乾燥タンク２および熱交換器２０により乾燥を行い、乾燥終了後、乾燥タンク２および熱交換器２０から乾燥済みの混合物を排出し、その後、再び原料を供給するようにしているが、前記乾燥タンクを２基設置して交互に切り換えて運転するようにしてもよい。この場合には、一方の乾燥タンクに混合物を供給して乾燥工程を行い、乾燥工程が終了して、この乾燥済みの混合物を排出し脱油工程を行っている間に、他方の乾燥タンクによって次の乾燥工程を行うようにすれば、運転時間にロスがなく、しかもエネルギー効率のよい運転を行うことができる。また、混合タンク６を省略し、乾燥タンク２内において、原料の計量および混合を行うようにすることもできる。また、前記実施の形態では、シェルアンドチューブ型の熱交換器２０を用いたが、この形式に限定されるものではなく、例えば、チューブの外周に蒸気の通過する通路が形成された二重管構造のもの等を用いてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、缶体内に供給された処理物と油との混合物を攪拌する攪拌手段と、缶体を加熱する加熱手段と、缶体内を減圧する減圧手段とを備え、缶体内を減圧しつつ前記混合物を加熱することにより、処理物中に含まれる水分を蒸発させる乾燥装置において、前記混合物が通過可能なチューブと、このチューブの周囲を加熱する加熱媒体が導入される加熱媒体室とを有する熱交換器を設け、前記缶体の排出口と熱交換器の混合物供給口とを循環ポンプを介して接続するとともに、熱交換器の混合物排出口と缶体の導入口とを接続し、これら缶体と熱交換器の間を混合物を循環させる循環通路を形成したので、全体の構造が簡単であり、しかも汎用性の高い機器の組み合わせで構成することができ、設備費を抑制することができる。また、熱交換器の構造がシンプルであり蒸気の凝縮によるドレンの排出を完全に行うことができ、伝熱効果が低下することがない。しかも、伝熱面積を大きくとることができ、かつ、乾燥が進行して液面が低下しても伝熱面積を維持することができるので、乾燥速度が速く、乾燥時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る乾燥装置の全体の構成を簡略化して示す回路図である。
【図２】前記実施の形態に係る乾燥装置に設けられた熱交換器の縦断面図である。
【図３】前記実施の形態に係る乾燥装置に設けられた熱交換器の横断面図である。
【符号の説明】
２ｃ攪拌手段
２ｅ缶体
２ｇ缶体の排出口
２ｈ缶体の導入口
１４減圧手段（真空ポンプ）
２０熱交換器
２０ｂチューブ
２０ｅ混合物供給口
２０ｆ混合物排出口
２０ｇ加熱媒体室（蒸気室）
３０循環ポンプ
３８加熱手段（ボイラー）

Claims

缶体内に供給された処理物と油との混合物を攪拌する攪拌手段と、缶体を加熱する加熱手段と、缶体内を減圧する減圧手段とを備え、
缶体内を減圧しつつ前記混合物を加熱することにより、処理物中に含まれる水分を蒸発させる乾燥装置において、
前記混合物が通過可能なチューブと、このチューブの周囲を加熱する加熱媒体が導入される加熱媒体室とを有する熱交換器を設け、
前記缶体の排出口と熱交換器の混合物供給口とを循環ポンプを介して接続するとともに、熱交換器の混合物排出口と缶体の導入口とを接続し、これら缶体と熱交換器の間を混合物を循環させる循環通路を形成したことを特徴とする乾燥装置。